Oligonucleotide arrays can provide a broad picture of the state of the cell, by monitoring the expression level of thousands of genes at the same time. It is of interest to develop techniques for extracting useful information from the resulting data sets. Here we report the application of a two-way clustering method for analyzing a data set consisting of the expression patterns of different cell types. Gene expression in 40 tumor and 22 normal colon tissue samples was analyzed with an Affymetrix oligonucleotide array complementary to more than 6,500 human genes. An efficient two-way clustering algorithm was applied to both the genes and the tissues, revealing broad coherent patterns that suggest a high degree of organization underlying gene expression in these tissues. Coregulated families of genes clustered together, as demonstrated for the ribosomal proteins. Clustering also separated cancerous from noncancerous tissue and cell lines from in vivo tissues on the basis of subtle distributed patterns of genes even when expression of individual genes varied only slightly between the tissues. Two-way clustering thus may be of use both in classifying genes into functional groups and in classifying tissues based on gene expression.

Oligonucleotide microarrays were employed to quantitate mRNA levels from a large number of genes regulated by the p53 transcription factor. Responses to DNA damage and to zinc-inducible p53 were compared for their transcription patterns in cell culture. A cluster analysis of these data demonstrates that genes induced by gamma radiation, UV radiation, and the zinc-induced p53 form distinct sets and subsets with a few genes in common to all these treatments. Cell type- or cell line-specific p53 responses were detected. When p53 proteins were induced with zinc, the kinetics of induction or repression of mRNAs from p53-responsive genes fell into eight distinct classes, five different kinetics of induction, and three different kinetics of repression. In addition, low levels of p53 in a cell induced or repressed only a subset of genes observed at higher p53 levels. The results of this study demonstrate that the nature of the p53 response in diverse mRNA species depends on the levels of p53 protein in a cell, the type of inducing agent or event, and the cell type employed. Of 6000 genes examined for p53 regulatory responses, 107 induced and 54 repressed genes fell into categories of apoptosis and growth arrest, cytoskeletal functions, growth factors and their inhibitors, extracellular matrix, and adhesion genes.

Objectives. To perform a systematic investigation of medications associated with adverse sedation events in pediatric patients using critical incident analysis of case reports. Methods. One hundred eighteen case reports from the adverse drug reporting system of the Food and Drug Administration, the US Pharmacopoeia, and the results of a survey of pediatric specialists were used. Outcome measures were death, permanent neurologic injury, prolonged hospitalization without injury, and no harm. The overall results of the critical incident analysis are reported elsewhere. The current investigation specifically examined the relationship between outcome and medications: individual and classes of drugs, routes of administration, drug combinations and interactions, medication errors and overdoses, patterns of drug use, practitioners, and venues of sedation. Results. Ninety-five incidents fulfilled study criteria and all 4 reviewers agreed on causation; 60 resulted in death or permanent neurologic injury. Review of adverse sedation events indicated that there was no relationship between outcome and drug class (opioids; benzodiazepines; barbiturates; sedatives; antihistamines; and local, intravenous, or inhalation anesthetics) or route of administration (oral, rectal, nasal, intramuscular, intravenous, local infiltration, and inhalation). Negative outcomes (death and permanent neurologic injury) were often associated with drug overdose (n = 28). Some drug overdoses were attributable to prescription/transcription errors, although none of 39 overdoses in 34 patients seemed to be a decimal point error. Negative outcomes were also associated with drug combinations and interactions. The use of 3 or more sedating medications compared with 1 or 2 medications was strongly associated with adverse outcomes (18/20 vs 7/70). Nitrous oxide in combination with any other class of sedating medication was frequently associated with adverse outcomes (9/10). Dental specialists had the greatest frequency of negative outcomes associated with the use of 3 or more sedating medications. Adverse events occurred despite drugs being administered within acceptable dosing limits. Negative outcomes were also associated with drugs administered by nonmedically trained personnel and drugs administered at home. Some injuries occurred on the way to a facility after administration of sedatives at home; some took place in automobiles or at home after discharge from medical supervision. Deaths and injuries after discharge from medical supervision were associated with the use of medications with long half-lives (chloral hydrate, pentobarbital, promazine, promethazine, and chlorpromazine). Conclusions. Adverse sedation events were frequently associated with drug overdoses and drug interactions, particularly when 3 or more drugs were used. Adverse outcome was associated with all routes of drug administration and all classes of medication, even those (such as chloral hydrate) thought to have minimal effect on respiration. Patients receiving medications with long plasma half-lives may benefit from a prolonged period of postsedation observation. Adverse events occurred when sedative medications were administered outside the safety net of medical supervision. Uniform monitoring and training standards should be instituted regardless of the subspecialty or venue of practice. Standards of care, scope of practice, resource management, and reimbursement for sedation should be based on the depth of sedation achieved (ie, the degree of vigilance and resuscitation skills required) rather than on the drug class, route of drug administration, practitioner, or venue.

Objective. Factors that contribute to adverse sedation events in children undergoing procedures were examined using the technique of critical incident analysis. Methodology. We developed a database that consists of descriptions of adverse sedation events derived from the Food and Drug Administration's adverse drug event reporting system, from the US Pharmacopeia, and from a survey of pediatric specialists. One hundred eighteen reports were reviewed for factors that may have contributed to the adverse sedation event. The outcome, ranging in severity from death to no harm, was noted. Individual reports were first examined separately by 4 physicians trained in pediatric anesthesiology, pediatric critical care medicine, or pediatric emergency medicine. Only reports for which all 4 reviewers agreed on the contributing factors and outcome were included in the final analysis. Results. Of the 95 incidents with consensus agreement on the contributing factors, 51 resulted in death, 9 in permanent neurologic injury, 21 in prolonged hospitalization without injury, and in 14 there was no harm. Patients receiving sedation in nonhospital-based settings compared with hospital-based settings were older and healthier. The venue of sedation was not associated with the incidence of presenting respiratory events (eg, desaturation, apnea, laryngospasm, ∼80% in each venue) but more cardiac arrests occurred as the second (53.6% vs 14%) and third events (25% vs 7%) in nonhospital-based facilities. Inadequate resuscitation was rated as being a determinant of adverse outcome more frequently in nonhospital-based events (57.1% vs 2.3%). Death and permanent neurologic injury occurred more frequently in nonhospital-based facilities (92.8% vs 37.2%). Successful outcome (prolonged hospitalization without injury or no harm) was associated with the use of pulse oximetry compared with a lack of any documented monitoring that was associated with unsuccessful outcome (death or permanent neurologic injury). In addition, pulse oximetry monitoring of patients sedated in hospitals was uniformly associated with successful outcomes whereas in the nonhospital-based venue, 4 out of 5 suffered adverse outcomes. Adverse outcomes despite the benefit of an early warning regarding oxygenation likely reflect lack of skill in assessment and in the use of appropriate interventions, ie, a failure to rescue the patient. Conclusions. This study—a critical incident analysis—identifies several features associated with adverse sedation events and poor outcome. There were differences in outcomes for venue: adverse outcomes (permanent neurologic injury or death) occurred more frequently in a nonhospital-based facility, whereas successful outcomes (prolonged hospitalization or no harm) occurred more frequently in a hospital-based setting. Inadequate resuscitation was more often associated with a nonhospital-based setting. Inadequate and inconsistent physiologic monitoring (particularly failure to use or respond appropriately to pulse oximetry) was another major factor contributing to poor outcome in all venues. Other issues rated by the reviewers were: inadequate presedation medical evaluation, lack of an independent observer, medication errors, and inadequate recovery procedures. Uniform, specialty-independent guidelines for monitoring children during and after sedation are essential. Age and size-appropriate equipment and medications for resuscitation should be immediately available regardless of the location where the child is sedated. All health care providers who sedate children, regardless of practice venue, should have advanced airway assessment and management training and be skilled in the resuscitation of infants and children so that they can successfully rescue their patient should an adverse sedation event occur.

During disease progression the cells that comprise solid malignancies undergo significant changes in gene copy number and chromosome structure. Colorectal cancer provides an excellent model to study this process. To indentify and characterize chromosomal abnormalities in colorectal cancer, we performed a statistical analysis of 299 expression and 130 SNP arrays profiled at different stages of the disease, including normal tissue, adenoma, stages 1–4 adenocarcinoma, and metastasis. We identified broad (> 1/2 chromosomal arm) and focal (< 1/2 chromosomal arm) events. Broad amplifications were noted on chromosomes 7, 8q, 13q, 20, and X and broad deletions on chromosomes 4, 8p, 14q, 15q, 17p, 18, 20p, and 22q. Focal events (gains or losses) were identified in regions containing known cancer pathway genes, such as VEGFA , MYC , MET , FGF6 , FGF23 , LYN , MMP9 , MYBL2 , AURKA , UBE2C , and PTEN . Other focal events encompassed potential new candidate tumor suppressors (losses) and oncogenes (gains), including CCDC68 , CSMD1 , POLR1D , and PMEPA1 . From the expression data, we identified genes whose expression levels reflected their copy number changes and used this relationship to impute copy number changes to samples without accompanying SNP data. This analysis provided the statistical power to show that deletions of 8p, 4p, and 15q are associated with survival and disease progression, and that samples with simultaneous deletions in 18q, 8p, 4p, and 15q have a particularly poor prognosis. Annotation analysis reveals that the oxidative phosphorylation pathway shows a strong tendency for decreased expression in the samples characterized by poor prognosis.

The Fragile Families Child Wellbeing Study (FFCWS) is a longitudinal cohort of ethnically diverse and primarily low socioeconomic status children and their families in the U.S. Here, we analyze DNA methylation data collected from 748 FFCWS participants in two waves of this study, corresponding to participant ages 9 and 15. Our primary goal is to leverage the DNA methylation data from these two time points to study methylation associated with two key traits in adolescent health that are over-represented in these data: Early puberty and teen depression. We first identify differentially methylated regions (DMRs) for depression and early puberty. We then identify DMRs for the interaction effects between these two conditions and age by including interaction terms in our regression models to understand how age-related changes in methylation are influenced by depression or early puberty. Next, we identify methylation quantitative trait loci (meQTLs) using genotype data from the participants. We also identify meQTLs with epistatic effects with depression and early puberty. We find enrichment of our interaction meQTLs with functional categories of the genome that contribute to the heritability of co-morbid complex diseases. We replicate our meQTLs in data from the GoDMC study. This work leverages the important focus of the FFCWS data on disadvantaged children to shed light on the methylation states associated with teen depression and early puberty, and on how genetic regulation of methylation is affected in adolescents with these two conditions.

Children who are socioeconomically disadvantaged are at increased risk for high body mass index (BMI) and multiple diseases in adulthood. The developmental origins of health and disease hypothesis proposes that early life conditions affect later-life health in a manner that is only partially modifiable by later-life experiences. Epigenetic mechanisms may regulate the influence of early life conditions on later life health. Recent epigenetic studies of adult blood samples have identified DNA-methylation sites associated with higher BMI and worse health (epigenetic-BMI). Here, we used longitudinal and twin study designs to examine whether epigenetic predictors of BMI developed in adults are valid biomarkers of child BMI and are sensitive to early life social determinants of health. Salivary epigenetic-BMI was calculated from two samples: (1) N=1,183 8-to-19-year-olds (609 female, mean age=13.4) from the Texas Twin Project (TTP), and (2) N=2,020 children (1,011 female) measured at 9 and 15 years from the Future of Families and Child Well-Being Study (FFCWS). We found that salivary epigenetic-BMI is robustly associated with children's BMI (r=0.36 to r=0.50). Longitudinal analysis suggested that epigenetic-BMI is highly stable across adolescence, but remains both a leading and lagging indicator of BMI change. Twin analyses showed that epigenetic-BMI captures differences in BMI between monozygotic twins. Moreover, children from more disadvantaged socioeconomic status (SES) and marginalized race/ethnic groups had higher epigenetic-BMI, even when controlling for concurrent BMI, pubertal development, and tobacco exposure. SES at birth relative to concurrent SES best predicted epigenetic-BMI in childhood and adolescence. We show for the first time that epigenetic predictors of BMI calculated from pediatric saliva samples are valid biomarkers of childhood BMI that are sensitive to social inequalities. Our findings are in line with the hypothesis that early life conditions are especially important factors in epigenetic regulation of later life health. Research showing that health later in life is linked to early life conditions have important implications for the development of early-life interventions that could significantly extend healthy life span.

Telomere length (TL) serves as a biomarker of exposure to stressors, including material hardship. Data from the Future of Families and Child Wellbeing Study (1998-2015) were utilized to determine whether prior material hardship was associated with shorter salivary TL at years 9 and 15. 49% of the year 9 study population were female, 49% were Black, and 25% were Hispanic. At year 9 (N = 1990), regression analyses found a significant association between prior material hardship and shorter TL (β = -.005, p < .01). Additionally, at year 15 (N = 1874), material hardship experienced during infancy and toddlerhood was associated with shorter TL (β = -.009, p < .01), pointing toward infancy and toddlerhood as a sensitive period.