Journal of Rafsanjan University of Medical Sciences

fa بررسی تغییرات متیلاسیون ژن‌های CTNNB1 و GPRASP1 در مسیر سیگنالینگ اینترلوکین‌های 4 و 13 به عنوان نشانگرهای مقاومت به پرتودرمانی در DNA آزاد سلولی سرم بیماران مبتلا به سرطان رکتوم غیرمتاستاتیک: یک مطالعه بیوانفورماتیکی و آزمایشگاهی Evaluation of DNA Methylation Changes in CTNNB1 and GPRASP1 Genes in the Signaling Pathway of Interleukins 4 and 13 as Radiotherapy Resistance Biomarkers in Serum Cell-Free DNA of Patients with Non-Metastatic Rectal Cancer: A Bioinformatics and Experimental Study ايمونولوژي ايمونولوژي پژوهشي Research زمینه و هدف: التهاب و تغییرات اپی‌ژنتیک از عوامل اصلی در ایجاد سرطان رکتوم محسوب می‌شوند. هدف از مطالعه حاضر تعیین تغییرات متیلاسیون ژن‌های CTNNB1 و GPRASP1 در مسیر سیگنالینگ اینترلوکین‌های 4 و 13 در سرم بیماران مبتلا به سرطان رکتوم غیرمتاستاتیک می‌باشد. مواد و روش‌ها: در این مطالعه نیمه تجربی، ابتدا با استفاده از پایگاه‌های داده GO، UALCAN و DNMIVD، تحلیل بیوانفورماتیکی برای شناسایی مسیرهای پیام‌رسانی ژن‌های هدف انجام شد. سپس، نمونه خون از ۴۳ بیمار مبتلا به سرطان رکتوم (قبل و بعد از پرتودرمانی) و ۱۰ فرد سالم دریافت گردید. تغییرات متیلاسیون ژن‌های CTNNB1 و GPRASP1 با روش PCR اختصاصی متیلاسیون و سطح سرمی اینترلوکین‌های ۴ و ۱۳ با روش الایزا اندازه‌گیری شد. داده‌های پارامتریک با آزمون t مستقل و داده‌های غیرپارامتریک با آزمون Mann-Whitney تحلیل شدند. یافته‌ها: در بررسی بیوانفورماتیکی، ژن CTNNB1 به عنوان ژن هیپومتیله (با بیان بالا) وGPRASP1 به عنوان ژن هیپرمتیله (با بیان پایین) شناسایی شدند. پس از پرتودرمانی، افزایش متیلاسیون ژن CTNNB1 منجر به کاهش معنی‌دار بیان آن و در مقابل، کاهش متیلاسیون ژن GPRASP1 سبب افزایش معنی‌دار بیان آن گردید (۰۵/۰P<). هم‌چنین، سطح سرمی اینترلوکین ۱۳ کاهش معنی‌دار و سطح سرمی اینترلوکین ۴ افزایش معنی‌داری پس از پرتودرمانی نسبت به قبل از آن نشان داد (۰۵/۰P<). نتیجه‌گیری: نتایج مطالعه حاضر نشان داد که پرتودرمانی با ایجاد تغییرات در متیلاسیون DNA همراه با تغییرات سطح سرمی اینترلوکین‌های ۴ و ۱۳، می‌تواند به عنوان یک الگوی مؤثر برای مانیتورینگ پاسخ به درمان در بیماران مورد استفاده قرار گیرد. واژه‌های کلیدی: سرطان رکتوم، DNA آزاد سلولی، متیلاسیون DNA، پرتودرمانی، اینترلوکین ۴، اینترلوکین ۱۳ <a name="_Hlk114425361">Background and Objectives:</a> Inflammation and epigenetic changes are considered major factors in developing rectal cancer. The aim of this study was to determine methylation changes of CTNNB1 and GPRASP1 genes in the signaling pathway of interleukins 4 and 13 in patients with non-metastatic rectal cancer. Materials and Methods: In this quasi-experimental study, bioinformatics analysis was first performed using GO, UALCAN, and DNMIVD databases to identify signaling pathways of target genes. Subsequently, blood samples were collected from 43 patients with rectal cancer (before and after radiotherapy) and 10 healthy individuals. We determined methylation changes in the CTNNB1 and GPRASP1 genes by methylation-specific PCR and measured serum levels of interleukins 4 and 13 by ELISA. We analyzed parametric data using an independent t-test and non-parametric data using the Mann-Whitney U test. Results: In bioinformatics analysis, CTNNB1 was identified as a hypomethylated gene (with high expression), and GPRASP1 was identified as a hypermethylated gene (with low expression). After radiotherapy, increased methylation of CTNNB1 led to a significant decrease in its expression, while decreased methylation of GPRASP1 resulted in a significant increase in its expression (P<0.05). Moreover, serum levels of interleukin-13 significantly decreased, and that of interleukin-4 significantly increased after radiotherapy compared to before (P<0.05). Conclusion: The results of the current study demonstrated that radiotherapy, by inducing changes in DNA methylation accompanied by alterations in serum levels of interleukins 4 and 13, could serve as an effective model for monitoring treatment response in patients with non-metastatic rectal cancer. Keywords: Rectal cancer, Cell-free DNA, DNA methylation, Radiotherapy, Interleukin 4, Interleukin 13 Funding: This study was co-funded by Tehran University of Medical Sciences and Rafsanjan University of Medical Sciences. Conflict of interest: None declared. Ethical approval: The Ethics Committee of Tehran University of Medical Sciences (IR.TUMS.IKHC.REC.1399.320) and Rafsanjan University of Medical Sciences (IR.RUMS.REC.1399.261) approved the study. Authors’ contributions Conceptualization: <a href="https://www.nature.com/articles/s41598-018-36321-3#auth-2" style="color:#0563c1; text-decoration:underline">Ali Mohammad Alizadeh</a>, Zahra Bagheri-Hosseinabadi, Solmaz Khalighfard Methodology: Seyed Mohammad Sadat Eshkevari, Solmaz Khalighfard Data collection: Seyed Mohammad Sadat Eshkevari, Solmaz Khalighfard Formal analysis: Solmaz Khalighfard Supervision: Zahra Bagheri-Hosseinabadi, Mehdi Mahmoodi Project administration: Ali Mohammad Alizadeh Writing – original draft: Seyed Mohammad Sadat Eshkevari, Solmaz Khalighfard Writing – review & editing: Zahra Bagheri-Hosseinabadi, <a href="https://www.nature.com/articles/s41598-018-36321-3#auth-2" style="color:#0563c1; text-decoration:underline">Ali Mohammad Alizadeh</a>   سرطان رکتوم, DNA آزاد سلولی, متیلاسیون DNA, پرتودرمانی, اینترلوکین ۴, اینترلوکین ۱۳ Rectal cancer, Cell-free DNA, DNA methylation, Radiotherapy, Interleukin 4, Interleukin 13 413 432 http://journal.rums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-6876-1&slc_lang=fa&sid=1 Seyed Mohammad Sadat Eshkevari سید محمد السادات اشکوری s.m.eshkevari67@gmail.com 0000-0002-0509-1859 No Molecular Medicine Research Center, Research Institute of Basic Medical Sciences, Rafsanjan University of Medical Sciences, Rafsanjan, Iran مرکز تحقیقات پزشکی مولکولی، پژوهشکده علوم پایه پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان، رفسنجان، ایران Zahra Bagheri-Hosseinabadi زهرا باقری حسین آبادی baghery.zahra@yahoo.com 0000-0001-7161-4972 No Department of Clinical Biochemistry, School of Medicine, Rafsanjan University of Medical Sciences, Rafsanjan, Iran گروه بیوشیمی بالینی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان، رفسنجان، ایران Solmaz Khalighfard سولماز خلیق فرد skhalighfard96@gmail.com 0000-0003-2111-8342 No Research Center on Development of Advanced Technologies, Tehran, Iran پژوهشگاه توسعه فناوری‌های پیشرفته، تهران، ایران Mehdi Mahmoodi مهدی محمودی mahmoodies@yahoo.com 0000-0002-8463-8364 No Department of Clinical Biochemistry, Afzalipour School of Medicine, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran گروه بیوشیمی بالینی، دانشکده پزشکی افضلی پور، دانشگاه علوم پزشکی کرمان، کرمان، ایران Ali Mohammad Alizadeh علی محمد علیزاده aalizadeh@sina.tums.ac.ir 0000-0002-1147-3335 Yes Cancer Research Center, Cancer Institute, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran مرکز تحقیقات سرطان، پژوهشکده سرطان، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران