Transcriptome-based epigenetic screening identifies DNA hypermethylation signatures as prognostic biomarkers in oral squamous cell carcinoma.

چکیده اصلی

Promoter DNA hypermethylation is a key epigenetic mechanism of gene silencing in cancer, yet the DNA hypermethylome of oral squamous cell carcinoma (OSCC) and its prognostic relevance remain poorly characterized. Here, we systematically identified and validated novel hypermethylated genes with prognostic significance in OSCC using a genome-wide discovery and multi-platform validation strategy. Candidate genes were first identified by pharmacologic demethylation combined with RNA sequencing across OSCC cell lines, then validated by quantitative RT-PCR, methylation-specific PCR, and bisulfite sequencing in OSCC cell lines, normal oral mucosa, and primary OSCC tumors, with independent confirmation in the TCGA-HNSC dataset. Immunohistochemistry confirmed protein-level silencing, and Kaplan-Meier survival analysis assessed prognostic significance across both cohorts. This pipeline identified five candidate genes, GPX3, ANG, CTGF, GPRC5B, and BAMBI, exhibiting cancer-specific promoter hypermethylation associated with transcriptional and protein silencing in OSCC. Validation in oral cavity tumor samples extracted from the TCGA-HNSC dataset confirmed tumor-specific hypermethylation and revealed significant inverse correlations between methylation and expression for GPX3, GPRC5B, and CTGF. Notably, CTGF hypermethylation was independently associated with poor overall survival in both cohorts (institutional cohort, p=0.03; oral tumor subset from TCGA-HNSC, p=0.01), and a combined ANG+CTGF methylation signature showed superior and reproducible prognostic performance across both platforms. Pathway analysis linked these genes to epithelial-mesenchymal transition and interferon response signaling. This study establishes the first validated DNA methylation biomarker panel for OSCC prognosis, identifying CTGF hypermethylation as a robust prognostic driver with translational potential for clinical risk stratification.

ترجمه فارسی چکیده

فرآیند هیپرمتیلاسیون دی‌ان‌ای در پروموترها، یک مکانیسم اپیزیت‌ژنتیک کلیدی برای خاموشی ژن‌ها در سرطان است، اما نقشه هیپرمتیلوم دی‌ان‌ای در کارسینومای اسکواموس دهانی (OSCC) و ارتباط آن با پیش‌بینی وضعیت بیمار هنوز به‌طور کامل شناخته نشده است. در این مطالعه، با استفاده از استراتژی کشف جهانی و تایید چندپلتفرمی، ژن‌های هیپرمتیل شده جدیدی با اهمیت پرونوستیک در OSCC شناسایی و تایید شدند. ژن‌های نامزد ابتدا با استفاده از دمتیلاسیون دارویی همراه با ترتیب‌یابی رنا در خطوط سلولی OSCC شناسایی شدند، سپس با استفاده از PCR معین کوانتیتاتیو، PCR مبتنی بر متیل‌اسیون و توالی‌یابی بیسولفیت در خطوط سلولی، بافت مخاط دهانی طبیعی و تومورهای اولیه OSCC تایید شدند و در مجموعه داده TCGA-HNSC تأیید مستقل انجام گرفت. ایمونوهیستوشیمی تایید خاموشی در سطح پروتئین را انجام داد و تحلیل بقای Kaplan-Meier اهمیت پرونوستیک را در هر دو مجموعه داده ارزیابی کرد. این روش شناسایی، پنج ژن نامزد شامل GPX3، ANG، CTGF، GPRC5B و BAMBI را شناسایی کرد که هیپرمتیلاسیون پروموتر ویژه‌ی سرطانی در آن‌ها مشاهده شد و با خاموشی ترنسکریپتونی و پروتئینی در OSCC مرتبط بود. تایید در نمونه‌های توموری دهانی از مجموعه داده TCGA-HNSC، هیپرمتیلاسیون ویژه‌ی توموری را تأیید کرد و همبستگی معنادار معکوس بین متیل‌اسیون و بیان برای GPX3، GPRC5B و CTGF را آشکار ساخت. به‌ویژه، هیپرمتیلاسیون CTGF به‌طور مستقل با بقای کل در هر دو مجموعه داده مرتبط بود (مجموعه داده نهادی، p=0.03؛ زیرمجموعه تومور دهانی TCGA-HNSC، p=0.01) و یک امضای متیل‌اسیونی ترکیبی ANG+CTGF عملکرد پرونوستیک برتر و قابل تکرار را در هر دو پلتفرم نشان داد. تحلیل مسیرها این ژن‌ها را به انتقال اپیتلیال-میوزین و سیگنال‌دهی پاسخ به اینترفرون مرتبط کرد. این مطالعه اولین پنل نشانگرهای متیل‌اسیون دی‌ان‌ای تایید شده برای پیش‌بینی وضعیت بیمار در OSCC را ایجاد می‌کند و هیپرمتیلاسیون CTGF را به عنوان یک موتور پیش‌بینی‌کننده قوی با پتانسیل ترنسلیشنال برای رتبه‌بندی ریسک بالینی شناسایی می‌کند.

متن کامل اصلی