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Abstract

Summary Background Infection is the cause of nearly 20% of all cancers. Infectious agents such as the bacterium Helicobacter pylori (H. pylori) as the first known bacterial carcinogen and viruses from Herpesviridae family are involved in the pathogenesis of different cancers. Screening for antibodies against bacterial and viral antigens in cancer patients may therefore uncover potential markers and targets for optimized cancer control strategies. To these ends, I studied the antibody composition in the peripheral blood of patients with pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) and appropriate non-cancer donors as controls. Methods All 1437 open reading frames (ORFs) of H. pylori and the 100 ORFs of Turkey herpesvirus (HVT) were produced by two successive PCRs and spotted on nickel-coated glass surfaces. By in vitro transcription-translation, whole-proteome microarrays were produced for H. pylori and HVT. Immunoassays were performed with PDAC and non-PDAC serum samples to detect antibody binding patterns and to differentiate between PDAC and non-PDAC groups. For presenting the association pattern of each detected antigen with PDAC, the result was calculated as Odds Ratio (OR) with 95% Confidence Interval (CI). Also, functional annotations were performed. Results At first, the H. pylori proteome was screened using serum pools of 10 PDAC, 10 healthy and 9 CP (chronic pancreatitis). A total of 46 proteins were detected, of which 29 showed association to PDAC (OR>1). After screening for candidates in the serum pools, individual serum samples of PDAC and non-PDAC (healthy and CP) were applied to the microarray. In total, 47 PDAC and 38 non-PDAC samples (19 healthy and 19 CP) were analyzed. A total of 62 proteins were detected. Most of them showed association to PDAC (OR>1); 33 antigens had also been found in the pool experiments, such as HP0874, HP0599 and HP0175. In further experiments, 11 PDAC and 8 non-PDAC serum pools with gastrointestinal conditions were applied to find H. pylori positive antigens. In total, 59 antigens were detected in this experiment of which 29 showed association to PDAC (OR>1). The HVT proteome was firstly screened using serum pools (10 PDAC, 10 healthy and 10 CP). In this step, three antigens were detected in PDAC pools. Subsequently, screening was performed using individual samples. Altogether, 74 PDAC and 46 non-PDAC serum samples (24 CP patients and 22 healthy donors) were applied to the HVT microarray. In total, 25 HVT candidates were identified including the antigens which were detected in the pools: HVT079, HVT059 and HVT062. Conclusions H. pylori and HVT screenings were performed to find antigens which are associated with the occurrence of PDAC using serum pools and individual serum samples. Each screening produced a candidate list, which is a valuable resource for diagnostic purposes. Among the64 167 H. pylori detected antigens, four antigens were detected in all three datasets with strong association to PDAC: HP0874, HP0010, HP0601 and HP01238. Among the 25 HVT proteins that were detected, three were detected commonly: HVT079, HVT059 and HVT062. These results could help PDAC diagnostics and provides targets for interfering with PDAC development and progression.

Translation of abstract (German)

Hintergrund Infektion ist die Ursache von fast 20% aller Krebsarten. Infektionserreger wie das Bakterium Helicobacter pylori (H. pylori) als erstes bekanntes bakterielles Karzinogen und Viren aus der Familie der Herpesviridae sind an der Pathogenese verschiedener Krebsarten beteiligt. Das Screening auf Antikörper gegen bakterielle und virale Antigene in Krebspatienten kann daher potenzielle Marker und Ziele für optimierte Strategien zur Krebsbekämpfung aufdecken. Zu diesem Zweck untersuchte ich die Antikörper-Zusammensetzung im peripheren Blut von Patienten mit duktalem Adenokarzinom des Pankreas (PDAC) und geeigneten Nicht-KrebsSpendern als Kontrollen. Methoden Alle 1437 offenen Leserahmen (ORFs) von H. pylori und die 100 ORFs des Truthahn Herpesvirus (HVT) wurden durch zwei aufeinanderfolgende PCRs hergestellt und auf nickelbeschichteten Glasoberflächen aufgebracht. Durch in vitro Transkription/Translation wurden Mikroarrays des gesamten Proteoms von sowohl H. pylori als auch HVT hergestellt. Immunoassays wurden mit PDAC- und Nicht-PDAC-Serumproben durchgeführt, um Antikörperbindungsmuster nachzuweisen und zwischen PDAC- und Nicht-PDAC-Gruppen zu unterscheiden. Zur Darstellung der Assoziation jedes nachgewiesenen Antigens mit PDAC wurde das Ergebnis als „Odds-Ratio“ (OR) mit 95% Konfidenzintervall (CI) berechnet. Auch funktionale Annotationen wurden durchgeführt. Ergebnisse Zunächst wurde das H. pylori-Proteom mit Serumgemischen aus Blutproben von 10 PDACPatienten, 10 gesunden Personen und 9 Patienten mit chronischer Pankreatitis (CP) untersucht. Insgesamt wurden 46 Proteine nachgewiesen, von denen 29 eine Assoziation mit PDAC zeigten (OR> 1). Nach der Analyse der Serumgemische wurden einzelne Serumproben von PDAC und Nicht-PDAC (gesund und CP) auf den Microarrays untersucht. Insgesamt wurden 47 PDAC- und 38 Nicht-PDAC-Proben (19 gesunde und 19 CP) analysiert. Insgesamt wurden 62 Proteine nachgewiesen. Die meisten von ihnen zeigten eine Assoziation mit PDAC (OR> 1); davon waren 33 Antigene auch in den Analysen mit Probengemischen gefunden worden, wie beispielsweise HP0874, HP0599 und HP0175. In weiteren Experimenten wurden 11 PDAC- und 8 Nicht-PDAC-Serumgemische untersucht, für die eine genaue Annotation des gastrointestinalen Gesundheitszustands vorlag, um wiederum H. pylori-Antigene zu finden. Insgesamt wurden in diesem Experiment 59 Antigene nachgewiesen, von denen 29 eine Assoziation mit PDAC zeigten (OR> 1). Die HVT-Proteine wurden zunächst unter Verwendung von Serumgemischen (10 PDAC, 10 gesunde und 10 CP) analysiert. In diesem Schritt wurden in den PDAC Serumgemischen Antikörper gegen drei spezifische Antigene nachgewiesen. Anschließend wurde ein „Screening“ mit Einzelproben durchgeführt. Insgesamt wurden 74 PDAC- und 46 Nicht-PDACSerumproben (24 CP-Patienten und 22 gesunde Spender) auf den HVT-Microarrays66 untersucht. Dabei wurden 25 HVT-Proteine identifiziert, einschließlich der Antigene, die bereits in den Gemischen nachgewiesen wurden: HVT079, HVT059 und HVT062. Schlussfolgerungen Analysen von Serumproben auf Darstellungen des Proteoms von H. pylori und HVT wurden durchgeführt, um Antigene zu finden, die mit dem Auftreten von PDAC assoziiert sind, wobei Serumpools und einzelne Serumproben verwendet wurden. Aus jedem „Screening“ wurde eine Kandidatenliste erstellt, die eine wertvolle Ressource für diagnostische Zwecke darstellt. Unter den 167 H. pylori-Proteinen wurden vier Antigene in allen drei Datensätzen mit starker Assoziation zu PDAC nachgewiesen: HP0874, HP0010, HP0601 und HP01238. Unter den 25 nachgewiesenen HVT-Proteinen wurden folgende drei häufig nachgewiesen: HVT079, HVT059 und HVT062. Diese Ergebnisse könnten die PDAC-Diagnose unterstützen und Zielmoleküle für eine mögliche Behandlung der PDAC Entwicklung und Progression liefern.