Validating prognostic or predictive candidate genes in appropriately powered breast cancer cohorts are of utmost interest. Our aim was to develop an online tool to draw survival plots, which can be used to assess the relevance of the expression levels of various genes on the clinical outcome both in untreated and treated breast cancer patients. A background database was established using gene expression data and survival information of 1,809 patients downloaded from GEO (Affymetrix HGU133A and HGU133+2 microarrays). The median relapse free survival is 6.43 years, 968/1,231 patients are estrogen-receptor (ER) positive, and 190/1,369 are lymph-node positive. After quality control and normalization only probes present on both Affymetrix platforms were retained (n = 22,277). In order to analyze the prognostic value of a particular gene, the cohorts are divided into two groups according to the median (or upper/lower quartile) expression of the gene. The two groups can be compared in terms of relapse free survival, overall survival, and distant metastasis free survival. A survival curve is displayed, and the hazard ratio with 95% confidence intervals and logrank P value are calculated and displayed. Additionally, three subgroups of patients can be assessed: systematically untreated patients, endocrine-treated ER positive patients, and patients with a distribution of clinical characteristics representative of those seen in general clinical practice in the US. Web address: www.kmplot.com . We used this integrative data analysis tool to confirm the prognostic power of the proliferation-related genes TOP2A and TOP2B, MKI67, CCND2, CCND3, CCNDE2, as well as CDKN1A, and TK2. We also validated the capability of microarrays to determine estrogen receptor status in 1,231 patients. The tool is highly valuable for the preliminary assessment of biomarkers, especially for research groups with limited bioinformatic resources.

Extensive research is directed to uncover new biomarkers capable to stratify breast cancer patients into clinically relevant cohorts. However, the overall performance ranking of such marker candidates compared to other genes is virtually absent. Here, we present the ranking of all survival related genes in chemotherapy treated basal and estrogen positive/HER2 negative breast cancer.We searched the GEO repository to uncover transcriptomic datasets with available follow-up and clinical data. After quality control and normalization, samples entered an integrated database. Molecular subtypes were designated using gene expression data. Relapse-free survival analysis was performed using Cox proportional hazards regression. False discovery rate was computed to combat multiple hypothesis testing. Kaplan-Meier plots were drawn to visualize the best performing genes.The entire database includes 7,830 unique samples from 55 independent datasets. Of those with available relapse-free survival time, 3,382 samples were estrogen receptor-positive and 696 were basal. In chemotherapy treated ER positive/ERBB2 negative patients the significant prognostic biomarker genes achieved hazard rates between 1.76 and 3.33 with a p value below 5.8E-04. The significant prognostic genes in adjuvant chemotherapy treated basal breast cancer samples reached hazard rates between 1.88 and 3.61 with a p value below 7.2E-04. Our integrated platform was extended enabling the validation of future biomarker candidates.A reference ranking for all genes in two chemotherapy treated breast cancer cohorts is presented. The results help to neglect those with unlikely clinical significance and to focus future research on the most promising candidates.

Background Survival analysis is a cornerstone of medical research, enabling the assessment of clinical outcomes for disease progression and treatment efficiency. Despite its central importance, no commonly used spreadsheet software can handle survival analysis and there is no web server available for its computation. Objective Here, we introduce a web-based tool capable of performing univariate and multivariate Cox proportional hazards survival analysis using data generated by genomic, transcriptomic, proteomic, or metabolomic studies. Methods We implemented different methods to establish cut-off values for the trichotomization or dichotomization of continuous data. The false discovery rate is computed to correct for multiple hypothesis testing. A multivariate analysis option enables comparing omics data with clinical variables. Results We established a registration-free web-based survival analysis tool capable of performing univariate and multivariate survival analysis using any custom-generated data. Conclusions This tool fills a gap and will be an invaluable contribution to basic medical and clinical research.

Gene or protein expression data are usually represented by metric or at least ordinal variables. In order to translate a continuous variable into a clinical decision, it is necessary to determine a cutoff point and to stratify patients into two groups each requiring a different kind of treatment. Currently, there is no standard method or standard software for biomarker cutoff determination. Therefore, we developed Cutoff Finder, a bundle of optimization and visualization methods for cutoff determination that is accessible online. While one of the methods for cutoff optimization is based solely on the distribution of the marker under investigation, other methods optimize the correlation of the dichotomization with respect to an outcome or survival variable. We illustrate the functionality of Cutoff Finder by the analysis of the gene expression of estrogen receptor (ER) and progesterone receptor (PgR) in breast cancer tissues. This distribution of these important markers is analyzed and correlated with immunohistologically determined ER status and distant metastasis free survival. Cutoff Finder is expected to fill a relevant gap in the available biometric software repertoire and will enable faster optimization of new diagnostic biomarkers. The tool can be accessed at http://molpath.charite.de/cutoff.

Abstract Cancer hallmark genes are responsible for the most essential phenotypic characteristics of malignant transformation and progression. In this study, our aim was to estimate the prognostic effect of the established cancer hallmark genes in multiple distinct cancer types. RNA-seq HTSeq counts and survival data from 26 different tumor types were acquired from the TCGA repository. DESeq was used for normalization. Correlations between gene expression and survival were computed using the Cox proportional hazards regression and by plotting Kaplan–Meier survival plots. The false discovery rate was calculated to correct for multiple hypothesis testing. Signatures based on genes involved in genome instability and invasion reached significance in most individual cancer types. Thyroid and glioblastoma were independent of hallmark genes (61 and 54 genes significant, respectively), while renal clear cell cancer and low grade gliomas harbored the most prognostic changes (403 and 419 genes significant, respectively). The eight genes with the highest significance included BRCA1 (genome instability, HR 4.26, p < 1E−16), RUNX1 (sustaining proliferative signaling, HR 2.96, p = 3.1E−10) and SERPINE1 (inducing angiogenesis, HR 3.36, p = 1.5E−12) in low grade glioma, CDK1 (cell death resistance, HR = 5.67, p = 2.1E−10) in kidney papillary carcinoma, E2F1 (tumor suppressor, HR 0.38, p = 2.4E−05) and EREG (enabling replicative immortality, HR 3.23, p = 2.1E−07) in cervical cancer, FBP1 (deregulation of cellular energetics, HR 0.45, p = 2.8E−07) in kidney renal clear cell carcinoma and MYC (invasion and metastasis, HR 1.81, p = 5.8E−05) in bladder cancer. We observed unexpected heterogeneity and tissue specificity when correlating cancer hallmark genes and survival. These results will help to prioritize future targeted therapy development in different types of solid tumors.

The validation of prognostic biomarkers in large independent patient cohorts is a major bottleneck in ovarian cancer research. We implemented an online tool to assess the prognostic value of the expression levels of all microarray-quantified genes in ovarian cancer patients. First, a database was set up using gene expression data and survival information of 1287 ovarian cancer patients downloaded from Gene Expression Omnibus and The Cancer Genome Atlas (Affymetrix HG-U133A, HG-U133A 2.0, and HG-U133 Plus 2.0 microarrays). After quality control and normalization, only probes present on all three Affymetrix platforms were retained ( n =22 277). To analyze the prognostic value of the selected gene, we divided the patients into two groups according to various quantile expressions of the gene. These groups were then compared using progression-free survival ( n =1090) or overall survival ( n =1287). A Kaplan–Meier survival plot was generated and significance was computed. The tool can be accessed online at www.kmplot.com/ovar . We used this integrative data analysis tool to validate the prognostic power of 37 biomarkers identified in the literature. Of these, CA125 ( MUC16 ; P =3.7×10 −5 , hazard ratio (HR)=1.4), CDKN1B ( P =5.4×10 −5 , HR=1.4), KLK6 ( P =0.002, HR=0.79), IFNG ( P =0.004, HR=0.81), P16 ( P =0.02, HR=0.66), and BIRC5 ( P =0.00017, HR=0.75) were associated with survival. The combination of several probe sets can further increase prediction efficiency. In summary, we developed a global online biomarker validation platform that mines all available microarray data to assess the prognostic power of 22 277 genes in 1287 ovarian cancer patients. We specifically used this tool to evaluate the effect of 37 previously published biomarkers on ovarian cancer prognosis.

Multiple gene expression based prognostic biomarkers have been repeatedly identified in gastric carcinoma. However, without confirmation in an independent validation study, their clinical utility is limited. Our goal was to establish a robust database enabling the swift validation of previous and future gastric cancer survival biomarker candidates.The entire database incorporates 1,065 gastric carcinoma samples, gene expression data. Out of 29 established markers, higher expression of BECN1 (HR = 0.68, p = 1.5E-05), CASP3 (HR = 0.5, p = 6E-14), COX2 (HR = 0.72, p = 0.0013), CTGF (HR = 0.72, p = 0.00051), CTNNB1 (HR = 0.47, p = 4.3E-15), MET (HR = 0.63, p = 1.3E-05), and SIRT1 (HR = 0.64, p = 2.2E-07) correlated to longer OS. Higher expression of BIRC5 (HR = 1.45, p = 1E-04), CNTN1 (HR = 1.44, p = 3.5E- 05), EGFR (HR = 1.86, p = 8.5E-11), ERCC1 (HR = 1.36, p = 0.0012), HER2 (HR = 1.41, p = 0.00011), MMP2 (HR = 1.78, p = 2.6E-09), PFKB4 (HR = 1.56, p = 3.2E-07), SPHK1 (HR = 1.61, p = 3.1E-06), SP1 (HR = 1.45, p = 1.6E-05), TIMP1 (HR = 1.92, p = 2.2E- 10) and VEGF (HR = 1.53, p = 5.7E-06) were predictive for poor OS.We integrated samples of three major cancer research centers (Berlin, Bethesda and Melbourne datasets) and publicly available datasets with available follow-up data to form a single integrated database. Subsequently, we performed a literature search for prognostic markers in gastric carcinomas (PubMed, 2012-2015) and re-validated their findings predicting first progression (FP) and overall survival (OS) using uni- and multivariate Cox proportional hazards regression analysis.The major advantage of our analysis is that we evaluated all genes in the same set of patients thereby making direct comparison of the markers feasible. The best performing genes include BIRC5, CASP3, CTNNB1, TIMP-1, MMP-2, SIRT, and VEGF.

Soven's method of doing the coherent-potential approximation for a nonoverlapping-muffin-tin-potential model of random substitutional alloys has been rederived without the use of an energy-dependent model potential. As a consequence of the present approach, a much simplified expression for the density of states is obtained.

Genes showing higher expression in either tumor or metastatic tissues can help in better understanding tumor formation and can serve as biomarkers of progression or as potential therapy targets. Our goal was to establish an integrated database using available transcriptome-level datasets and to create a web platform which enables the mining of this database by comparing normal, tumor and metastatic data across all genes in real time. We utilized data generated by either gene arrays from the Gene Expression Omnibus of the National Center for Biotechnology Information (NCBI-GEO) or RNA-seq from The Cancer Genome Atlas (TCGA), Therapeutically Applicable Research to Generate Effective Treatments (TARGET), and The Genotype-Tissue Expression (GTEx) repositories. The altered expression within different platforms was analyzed separately. Statistical significance was computed using Mann-Whitney or Kruskal-Wallis tests. False Discovery Rate (FDR) was computed using the Benjamini-Hochberg method. The entire database contains 56,938 samples, including 33,520 samples from 3180 gene chip-based studies (453 metastatic, 29,376 tumorous and 3691 normal samples), 11,010 samples from TCGA (394 metastatic, 9886 tumorous and 730 normal), 1193 samples from TARGET (1 metastatic, 1180 tumorous and 12 normal) and 11,215 normal samples from GTEx. The most consistently upregulated genes across multiple tumor types were TOP2A (FC = 7.8), SPP1 (FC = 7.0) and CENPA (FC = 6.03), and the most consistently downregulated gene was ADH1B (FC = 0.15). Validation of differential expression using equally sized training and test sets confirmed the reliability of the database in breast, colon, and lung cancer at an FDR below 10%. The online analysis platform enables unrestricted mining of the database and is accessible at TNMplot.com.