Focus : Computational integration of homolog and pathway gene module expression reveals general stemness signatures.

The stemness hypothesis states that all stem cells use common mechanisms to regulate self-renewal and multi-lineage potential. However, gene expression meta-analyses at the single gene level have failed to identify a significant number of genes selectively expressed by a broad range of stem cell types. We hypothesized that stemness may be regulated by modules of homologs. While the expression of any single gene within a module may vary from one stem cell type to the next, it is possible that the expression of the module as a whole is required so that the expression of different, yet functionally-synonymous, homologs is needed in different stem cells.

Thus, we developed a computational method to test for stem cell-specific gene expression patterns from a comprehensive collection of 49 murine datasets covering 12 different stem cell types. We identified 40 individual genes and 224 stemness modules with reproducible and specific up-regulation across multiple stem cell types. The stemness modules included families regulating chromatin remodeling, DNA repair, and Wnt signaling. Strikingly, the majority of modules represent evolutionarily related homologs. Moreover, a score based on the discovered modules could accurately distinguish stem cell-like populations from other cell types in both normal and cancer tissues. This scoring system revealed that both mouse and human metastatic populations exhibit higher stemness indices than non-metastatic populations, providing further evidence for a stem cell-driven component underlying the transformation to metastatic disease.

Source: Computational integration of homolog and pathway gene module expression reveals general stemness signatures. Koeva Martina, Forsberg ECamilla, Stuart Joshua M (jstuart@soe.ucsc.edu). PLoS One. 2011 Apr 29;6(4):e18968.

Free article available at: http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0018968

L'hypothèse du « caractère souche » est que toutes les cellules souches utilisent des mécanismes communs pour réguler leur potentiel d'auto-renouvellement et de production de lignées multiples. Cependant, les méta-analyses d’expression génétique ont échoué à identifier un nombre significatif de gènes exprimés sélectivement par un large éventail de types de cellules souches.

Des chercheurs ont supposé que le « caractère souche » pouvait être régulé par des « modules d'homologues ». Bien que l'expression d'un gène unique dans un module puisse varier d'un type de cellules souches à l'autre, il est possible que l'expression du module dans son ensemble soit requise.

Ces chercheurs ont développé une méthode de calcul afin de tester des « patterns » d’expression génétique spécifiques des cellules-souches. Ils ont  identifié 40 gènes individuels et 224 modules « caractère souche » surexprimés de manière reproductible et spécifique dans plusieurs types de cellules souches. Par la suite, ils ont montré que des populations de cellules métastatiques murines et humaines présentaient des indices du « caractère souche » plus élevés que les populations non-métastatiques.

Article (en anglais) librement accessible à l’adresse: http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0018968