Abstract

The prognostic significance of the major redox regulator nuclear factor erythroid-2-related factor (NRF2) is recognized in many cancers, but the role of NRF1 is not generally well understood in cancer. Our aim was to investigate these redox transcription factors in conjunction with redox-related microRNAs in naevi and melanoma. We characterized the immunohistochemical expression of NRF1 and NRF2 in 99 naevi, 88 primary skin melanomas, and 67 lymph node metastases. In addition, NRF1 and NRF2 mRNA and miR-23B, miR-93, miR-144, miR-212, miR-340, miR-383, and miR-510 levels were analysed with real-time qPCR from 54 paraffin-embedded naevi and melanoma samples. The immunohistochemical expression of nuclear NRF1 decreased from benign to dysplastic naevi (p < 0.001) and to primary melanoma (p < 0.001) and from primary melanoma to metastatic lesions (p = 0.012). Also, NRF1 mRNA levels decreased from benign naevi to dysplastic naevi (p = 0.034). Similarly, immunopositivity of NRF2 decreased from benign to dysplastic naevi (p = 0.02) and to primary lesions (p = 0.018). NRF2 mRNA decreased from benign to dysplastic naevi and primary melanomas (p = 0.012). Analysis from the Gene Expression Omnibus datasets supported the mRNA findings. High nuclear immunohistochemical NRF1 expression in pigment cells associated with a worse survival (p = 0.048) in patients with N0 disease at the time of diagnosis, and high nuclear NRF2 expression in pigment cells associated with a worse survival (p = 0.033) in patients with M0 disease at the time of diagnosis. In multivariate analysis, neither of these variables exceeded the prognostic power of Breslow. The levels of miR-144 and miR-212 associated positively with ulceration (p = 0.012 and p = 0.027, respectively) while miR-510 levels associated positively with lymph node metastases at the time of diagnosis (p = 0.004). Furthermore, the miRNAs correlated negatively with the immunohistochemical expression of NRF1 and NRF2 but positively with their respective mRNA. Together, this data sheds new light about NFE2L family factors in pigment tumors and suggests that these factors are worth for further explorations.

NRF1 ja NRF2 lähetti-RNA sekä proteiiniekspressio laskevat aikaisin melanooman syntyprosessin aikana : katsaus eloonjäämiseen ja mikro-RNA:han

Tiivistelmä

Merkittävän hapetus-pelkistysreaktion säätelijän, NRF2:n ennusteellinen merkittävyys on aiemmin tunnistettu useissa syövissä, mutta NRF1:n roolista syövässä tiedetään vasta hyvin vähän. Tavoitteemme oli tutkia näitä hapetus-pelkistysreaktioihin liittyviä transkriptiotekijöitä yhdessä hapetus-pelkistysreaktioihin liittyvän mikro-RNA:n kanssa luomi- sekä ihomelanoomanäytteissä. Kartoitimme NRF1:n ja NRF2:n immuhistokemiallisen ekspression 99 luominäytteessä, 88 pahanlaatuisessa primaarikasvainnäytteessä sekä 67 imusolmuke-etäpesäkenäytteessä. Lisäksi analysoimme NRF1- ja NRF2-lähetti-RNA:n sekä miR-23B:n, miR-93:n, miR-144:n, miR-212:n, miR-340:n, miR-383:n ja miR-510:n tason reaaliaikaisella qPCR:llä 54:stä parafiiniin upotetusta luomi- sekä ihomelanoomanäytteestä.

Tutkimuksessamme totesimme tumassa sijaitsevan NRF1:n immuhistokemiallisen ekspression laskevan siirryttäessä hyvänlaatuisista luomista epätyypillisiin luomiin ja edelleen pahanlaatuisiin primaarikasvaimiin. Ekspressio laski myös siirryttäessä pahanlaatuisista primaarikasvaimista etäpesäkkeisiin. Myös NRF1-lähetti-RNA-taso laski siirryttäessä hyvänlaatuisista epätyypillisiin luomiin. Samoin, NRF2:n immunopositiivisuus sekä NRF2-lähetti-RNA-taso laski siirryttäessä hyvänlaatuisista epätyypillisiin luomiin ja edelleen pahanlaatuisiin primaarikasvaimiin. Gene Expression Omnibus -datasta tehty analyysi tuki lähetti-RNA-löydöksiä. Korkea immunohistokemiallinen NRF1 ekspressio pigmenttisolujen tumissa assosioitui huonompaan selviytymiseen potilailla, joilla oli diagnoosin saadessaan N0-tauti. Korkea pigmenttisolujen tumien NRF2 ekspressio taas assosioitui huonompaan selviytymiseen potilailla, joilla oli M0-tauti diagnoosihetkellä. Multivarianttianalyysissa kumpikaan näistä ei ylittänyt Breslown ennusteellista voimaa. MiR-144 ja miR-212 tasot assosioituvat positiivisesti haavautumiseen, kun taas miR-510 tasot assosioituivat positiivisesti imusolmuke-etäpesäkkeiden muodostumiseen diagnoosihetkellä. Lisäksi miRNA:t korreloivat negatiivisesti NRF1:n ja NRF2:n immunohistokemiallisen ekspression kanssa, mutta positiivisesti vastaavan lähetti-RNA:n kanssa.

Yhteenvetona voidaan sanoa tutkimuksemme antavan uutta tietoa NFE2L säätelijäperheestä pigmenttikasvaimissa. Tutkimuksemme perusteella nämä säätelytekijät lienevät jatkotutkimuksen arvoisia.