MicroRNAs as potential biomarkers for prostate cancer: A RT-qPCR validation study of differentially expressed microRNAs in serum from pre- and postoperative prostate cancer patients

Abstract

Kreft i prostata er en av de vanligste krefttypene blant menn over hele verden. Diagnostisering av prostatakreft kan være en tidskrevende og ubehagelig prosess som ofte fører til overdiagnostisering. Det er derfor behov for nye, mer presise biomarkører for prostatakreft. En av de potensielle biomarkørene er korte, ikke-kodende mikroRNA, kjent for å regulere genuttrykk. mikroRNA er blitt knyttet opp mot en rekke biologiske prosesser, som blant annet cellulær differensiering og apoptose. Forskning viser at endret uttrykk av enkelte mikroRNA kan brukes til å skille kreft fra kontroll, og at uttrykk av enkelte mikroRNA kan være informative når det gjelder kreftstatus. Målet med denne masteroppgaven var å validere endringen i uttrykk hos en gruppe mikroRNA som gjennom et tidligere sekvenseringsprosjekt er vist å ha en signifikant endring i uttrykk som følge av behandling. Som en del av det teoretiske arbeidet med denne studien ble et litteratursøk gjennomført med hensikt å identifisere hvilke mikroRNA som er best egnet som biomarkører for prostatakreft. Ved å bruke den tilegnede informasjonen fra litteratursøket i kombinasjon med resultatet fra sekvenseringen ble seks mikroRNA valgt ut for validering. I den eksperimentelle delen av studiet ble isolert RNA fra serumprøver fra prostatakreftpasienter revers transkribert til cDNA og analysert ved hjelp av RT-qPCR. Enkelte prøver ga ikke resultater og ble derfor utelatt fra dataanalysen. Analyse av resultater fra de resterende prøvene viste en signifikant endring i uttrykk som følge av behandling for to av de valgte mikroRNAene. Gjentakelse av de eksperimentelle prosedyrene med nytt RNA bør gjennomføres for å avgjøre om degradert RNA var årsak til at noen av prøvene ikke ga resultat. mikroRNA med en signifikant endring i uttrykk bør ytterligere valideres og den regulerende rollen til disse mikroRNAene bør kartlegges. Litteratursøket viste at på tross av at det er forsket mye på mikroRNA som biomarkører, er det lite overlapp mellom studier og flere motstridende resultater. Funnene må valideres, gjennom metoder som kan brukes i klinisk sammenheng, for å identifisere aktuelle biomarkørkandidater.

Prostate cancer is one of the most common types of cancers among men worldwide. The diagnostic process can be invasive, time consuming and often lead to diagnosis of cancers that are not destined to cause harm. Because of these issues there is a need of new biomarkers that are able to effectively detect whether the patient has prostate cancer. Among the potential biomarkers are the short and non-coding microRNAs, known for regulating gene expression. The regulatory role of microRNAs has been connected to various biological processes, such as cellular differentiation and apoptosis. Research shows that aberrant expression of some microRNAs can be used to separate cancer from healthy controls, and that their expression can be informative regarding status of the cancer. The aim of this thesis was to validate, by real-time qPCR, the change in expression of circulating microRNAs shown by sequencing to have a significant change in expression following prostate cancer treatment. In the theoretical part of this study, a literature search was performed in order to identify microRNAs best suited as biomarkers for prostate cancer. By using the obtained information from the literature search in combination with resulting data from the sequencing project, six microRNA targets were selected for validation. In the experimental part of the study, isolated RNA from serum samples collected from prostate cancer patients were reverse transcribed to cDNA and analysed by quantitative real-time polymerase chain reaction. Samples from some of the patients failed to give results and were omitted from the data analysis. Analysis of the data from the remaining samples successfully validated the significant change in expression following treatment for two of the targets. To determine whether it was degradation of isolated RNA that caused unsuccessful results for some samples, a repetition of the experimental procedures should be done. The microRNAs with a significant change in expression should be further validated and their regulatory role further explored. The literature search revealed that even though there is a lot of research on microRNAs as biomarkers, there is limited overlap between studies and the results are conflicting. The findings must be validated, by methods appliable in clinical practice, in order to identify promising candidate biomarkers.