Abstract
Fundo
antígenos Cancer-testículo (CTAs) são alvos potenciais para a imunoterapia do cancro. Muitos CTAs estão localizados no cromossoma X e são epigenetically regulado. Perda de inactivação do cromossoma X (XCI) é observada em cancros da mama e cancro do ovário e é pensado para ser relacionada com a sobre-expressão de CTA. Nós investigamos a relação entre a expressão de CTAs e perda de ICX em câncer endometrial.
Materiais e Métodos
Foram utilizados dados gerados pelo Cancer Genome Atlas Centros e dados do genoma análise de dados para
XIST
camundongos knockout disponíveis no Gene Expression Omnibus.
resultados
o status de XCI foi estimada pelo estado de metilação e supressão ou ganho do cromossomo X. Os cânceres de endométrio foram classificadas em três grupos: preservada cromossomo X inativado (Xi) (n = 281), a reativação parcial de Xi (n = 52), e duas cópias do grupo X ativa (n = 38). Perda de XCI foi mais comum em adenocarcinoma seroso. Expressão de CTAs aumento no câncer de endométrio com perda de XCI, que foi acompanhado por hipometilação global. Expressão de CTAs não aumentou em
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camundongos knockout.
Conclusões
Perda de XCI é comum em adenocarcinoma seroso. hipometilação global, e não perda de XCI, é o principal mecanismo de superexpressão de CTAs
Citation:. Kang J, Lee HJ, Jun SY, Parque ES, Maeng Ls (2015) Cancer-Testículo Antigen Expressão em Serous Câncer de endométrio com Perda de Inativação X Chromosome. PLoS ONE 10 (9): e0137476. doi: 10.1371 /journal.pone.0137476
editor: Riccardo Dolcetti, IRCCS Instituto Nacional do Câncer, ITALY
Recebido: 10 de maio de 2015; Aceito: 17 de agosto de 2015; Publicação: 11 de setembro de 2015
Direitos de autor: © 2015 Kang et al. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da Licença Creative Commons Attribution, que permite uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o autor original ea fonte sejam creditados
Data Availability: Dados relevantes são disponíveis em Figshare:. https://dx.doi.org/10.6084/m9.figshare.1518535
financiamento:. Os autores não têm apoio ou financiamento para relatar
Conflito de interesses: O os autores declararam que não existem interesses conflitantes.
Introdução
O cancro é imunogênica. As células cancerígenas expressam de forma anormal proteínas antigénicas que geralmente não são expressos em células normais. Estas proteínas antigénicas induzir imunidade do cancro. imunoterapia do cancro aumenta a imunidade câncer [1, 2]. antigénios do cancro do testículo-(CTA) são alvos potenciais para a imunoterapia do cancro [3, 4]. CTA são antigénica porque não são expressos em células normais, excepto em células germinativas do testículo [5-10]. Muitos CTAs estão localizados no cromossoma X e são epigenetically regulados [11]. hipometilação global das células cancerosas faz com que a expressão aberrante de CTAs em células de câncer [12, 13].
Fêmea têm duas cópias dos cromossomos X, enquanto que do sexo masculino têm um. Para compensar dosagem cromossomo X, uma das duas cópias dos cromossomos X é inativado aleatoriamente durante uma inactivação processo chamado cromossomo X (ICX) no sexo feminino. XCI é iniciado e mantido por X-inativa transcrição específico (XIST), um RNA não-codificante 17 quilobases.
XIST
transcrição reveste os cromossomos X inativos (XI). A perda de XCI ocorre nos cânceres de ovário e de mama [14-17]. Pensa-se que esta perda aumenta a dosagem do cromossoma X e a expressão dos oncogenes localizados no cromossoma X [18]. Em um estudo anterior, demonstramos que a perda de XCI aumento da expressão de CTAs localizados no cromossoma X (XCTAs), incluindo um membro da família antígeno X 3 (
XAGE3
) e da família antígeno melanoma A4 (
MAGEA4
). Este resultado sugere que a expressão do CTA é regulada por não só hipometilação global, mas também pela perda de XCI [15].
Perda de XCI ocorre no ovário adenocarcinoma seroso e basal-like de câncer de mama de alta qualidade [19] . adenocarcinoma seroso de ações endométrio muitas características clínico-patológicas e alterações genômicas com cancros da mama ovarianos e basal-like. O câncer endometrial é classificada em adenocarcinoma endometrioid e adenocarcinoma seroso [20]. adenocarcinoma endometrioid está associada com excesso de estrogênio e pólipo endometrial. adenocarcinoma seroso ocorre em pacientes mais velhos e é frequentemente associada com a mutação TP53 e alto grau de variações no número de cópias do cromossoma (CNV) [19].
Neste estudo, determinou-se a perda de XCI ocorre no cancro endometrial da tipo de serosa e se esta perda resulta em aumento da expressão XCTA.
Materiais e Métodos
O Cancer Genome Atlas (TCGA) dados
Foram utilizados dados de código aberto gerados por TCGA genoma centros de análise de dados [19]. Os dados sobre 450K metilação foram baixados do Portal de Dados TCGA (https://tcga-data.nci.nih.gov/tcga/tcgaHome2.jsp). Os dados sobre a CNV e expressão RNA foram baixados do site da Broad centro de análise de dados do genoma Firehose (https://gdac.broadinstitute.org/). Os dados sobre a expressão do RNA do
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Gene Expression Omnibus dados
Foram analisados genes dados do perfil de expressão de
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excluído células do sangue, incluindo B-linfóide, mielóide, células eritróides, e células-tronco hematopoiéticas, de ratos utilizando o sistema Cre /LoxP. Os dados foram baixados do site da Gene Expression Omnibus (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/GDSbrowser?acc=GDS4755) [18]. Os dados de expressão foram gerados a partir de matrizes de rato de Affymetrix (Gene 1.0ST Affimetrix). métodos experimentais detalhados foram descritos em outro [18].
Ética declaração
tecido usado por TCGA foi recolhido depois de obter a aprovação de conselhos de revisão institucionais locais (https://cancergenome.nih.gov/abouttcga /política /consentimento informado). Os autores do estudo animal de específica
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eliminação obteve aprovação do Comitê de Cuidado e Uso Institucional Animal [18].
TCGA molecular subtipo
TCGA rede de pesquisa tecido classificadas cancro do endométrio em quatro subtipos moleculares TCGA incluindo
POLE
(ultramutated), MSI (hipermutada), copy-número baixo (endometrioid) e copie-número alto (serosa-like) [19].
POLE
subtipo era câncer endometrial com alta freqüência de mutação e que têm mutações
POLE
exonuclease. MSI subtipo era câncer endometrial com alta freqüência de mutação e instabilidade de microssatélites (MSI) de altura. Copy-baixo número subtipo era câncer endometrial com baixo grau de CNV e tipo histológico endometrioid. Copy-número alto subtipo era câncer endometrial com alto grau de CNV e tipo histológico serosa.
A análise de agrupamento de X metilação cromossomo
Foram selecionados 5441 sondas de matriz metilação que visam ilhas CpG no cromossomo X . ilhas CpG são os principais locais de metilação durante XCI. valores Beta de sondas selecionados foram analisados por meio de agrupamento hierárquico com aglomeração completa. O agrupamento foi feita separadamente para cada tipo histológico serosa e endometrial. Expressão de
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e perda da p ou q braço do cromossomo X foram avaliados para avaliar o estado de inativação do cromossomo X.
expressão de CTAs
Foram selecionados 48 XCTAs e oito CTAs localizados nos cromossomos somáticos para a análise de dados TCGA. A média de expressão do RNA do CTAs selecionado foi comparado acordo com o subtipo TCGA molecular, tipo histológico e estado de XCI usando t
-teste ou análise de variância test
(ANOVA). Foram selecionados 16 XCTAs (sondas 20 de matriz) para análise dos
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camundongos knockout. expressão do RNA média foi comparada por análise de agulhas. A análise estatística não foi realizada por causa do pequeno tamanho da amostra. Os nomes dos CTAs selecionados foram listados (S1 texto).
A metilação do cromossomo somático para avaliar hipometilação global de
Foram selecionados sondas de matriz 239.905 metilação que visam ilhas CpG nos cromossomos somáticos. Os valores médios de beta de sondas selecionados foram comparados de acordo com o subtipo TCGA molecular, tipo histológico e estado de XCI usando
t
-teste ou ANOVA teste.
Os dados clínicos e sobrevivência
as características dos pacientes e características do tumor foram comparados de acordo com o estado da ICX. A significância foi estimada pelo teste exato de Fisher para variáveis categóricas e teste de ANOVA para variáveis contínuas. análise de sobrevida univariada foi realizada através do teste log-rank. A análise multivariada foi realizada por meio de testes de regressão de Cox para ajustar para a fase clínica.
Resultados
Clustering de cromossomo X metilação
Foram incluídos dois tipos histológicos (endometrióides e serosa) em este estudo. Classificamos 276 endometrioid e 95 carcinomas do endométrio serosa em seis grupos de acordo com o cromossoma X metilação (Fig 1A). O status de XCI de clusters foi caracterizado com o
XIST
expressão e braço de nível eliminação do cromossomo X. Os dados sobre
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expressão não estava disponível em 253 (68,2%) casos. Clusters A a C foram adenocarcinomas endometrióides e Clusters D a F foram adenocarcinoma seroso. Conjuntos A e D mostraram hipermetilação da maioria dos loci incluído no cromossoma X (Figura 1A) e alto
XIST
expressão (Fig 1C e 1D). Estes resultados sugerem que Clusters A e D tinha tanto activa (Xa) e Xi. Clusters B e F mostraram hipometilação no máximo loci no cromossomo X (Fig 1A) e baixa
XIST
expressão (Fig 1C e 1D). Ambos hipometilação de todo o cromossomo X e baixa
XIST
expressão indicou ausência de Xi. A ausência de Xi poderia ser quer o resultado de um Xa com a eliminação concomitante de toda uma Xi, ou o resultado de várias cópias de Xa sem Xi devido a um erro de segregação. Porque supressão de toda uma Xi não aumentar a dosagem de cromossoma X, determinou-se a ausência de Xi foi acompanhada com deleção de todo ou não Xi. Total das supressão cromossoma X não foi observada nos enxames B ou F (Fig 1B). Estes resultados sugerem que os aglomerados B e F tinha duas cópias do Xa. Clusters C e E apresentaram alta
XIST
expressão (Fig 1C e 1D), como os clusters A e D, mas foram apenas parcialmente hypomethylated (Fig 1A). A alta
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expressão sugeriu a presença de Xi. A hipometilação parcial sugeriu que a Xi de Clusters C e E foram parcialmente reativado. hipometilação de nível braço seletiva do cromossomo X foi observado o braço p (os três últimos casos de Cluster D na figura 1A) e do braço q (os últimos cinco casos de Cluster E e o terceiro último caso de Cluster F na figura 1A). Estes hipometilação de nível braço seletiva correspondeu a armar-nível deleções do cromossomo X (Fig 1B). A hipometilação de nível braço selectiva sugeriu que as supressões ocorreram em Xi, mas não em Xa. Os cânceres de endométrio foram classificadas em três grupos: 1) “preservado Xi” nos casos de Clusters A e D e em casos com perda q braço de Xi de Clusters E e F; 2) “reactivação parcial do Xi” (Xa
+) para Clusters C e E; e 3) “duas cópias do Xa” (dois Xa) para Clusters B e F.
A) Clustering de 371 carcinomas do endométrio com valor beta de metilação em ilhas CpG no cromossomo X. análises de agrupamento foram realizadas separadamente para adenocarcinomas serosa e endometrióides. Coluna mostra sondas de matriz de metilação organizados por X localização cromossomo. A linha mostra casos TCGA ordenados por grupo de clusters. Os side-colunas da esquerda, indicar o tipo histológico, cluster, TCGA subtipo e
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expressão. A maioria dos casos do tipo histológico serosa são cópia-número alto (serosa-like) subtipo TCGA. Casos do tipo histológico endometrioid são misturados com quatro subtipos TCGA. B) As cores representam segmentar variação do número de cópias do cromossoma X de carcinoma endometrial. A linha mostra casos TCGA dispostos a corresponder com os conjuntos de metilação. C, D) linhas de densidade mostrar distribuição de
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nível de expressão em cada cluster. Os agregados são distinguidos por cores diferentes. Escala de eixo X é log transformado RSEM. A, B) cabeças de seta indicam supressão de nível braço de inativos cromossoma X.
A expressão de CTAs e perda de XCI
Dos 371 casos, 110 casos (29,6%) eram excluídos na análise de expressão de CTA, devido à ausência de dados de expressão. O nível de expressão foi variada entre CTA (Fig 2A e Fig 3A). A maioria dos CTAs raramente foram expressas e a expressão aberrante foi enriquecido em Xa
+ e dois Xa. No entanto, alguns CTAs foram altamente expressa na maioria dos casos e sobre-expresso em Xa
+ e dois Xa; família de genes esses CTAs foram Maged,
Melanoma Antigen Família H
, 1 (
MAGEH1
),
Acrosina Binding Protein
(
ACRBP
) e
-CCCTC Encadernação factor (zinco dedo proteína) -Como
(
CTCFL)
.
A) A cor das células representam nível de expressão do RNA (log RSEM transformado). A coluna mostra antígenos câncer de testículos localizados no cromossoma X. A linha mostra casos ordenados por grupo de clusters. O lado esquerdo da coluna indica o grupo de agrupamento metilação. B-D) representam diagramas de caixa da distribuição da expressão de RNA significativo de antigénios do cancro do testículo-localizados no cromossoma X (log RSEM transformada). A parte superior e na parte inferior da caixa são os percentis 75 e 25a, respectivamente, e a linha na caixa representa a mediana. A expressão de antigénios de câncer de testículo é comparado em função do estado de inativação do cromossomo X no subconjunto histológica endometrioid (C) e subgrupo histológico serosa (D). NS: não significativo, *:
P Art 0,05, **:
P Art 0,01, ***
P Art 0,001
A) A cor das células representam nível de expressão do RNA (log RSEM transformado). A coluna mostra antigénios de cancro dos testículos-localizados no cromossoma somática. A linha mostra casos ordenados por grupo de clusters. O lado esquerdo da coluna indica o grupo de agrupamento metilação. B-D) Os diagramas de caixa representam a distribuição de expressão RNA média de antígenos câncer de testículos localizados nos cromossomos somáticos (log RSEM transformado). A parte superior e na parte inferior da caixa são os percentis 75 e 25a, respectivamente, e a linha na caixa representa a mediana. D) A expressão de antigénios de cancro do testículo-localizados no cromossomo somático é comparado em função do estado de inativação do cromossomo X em endometrioid subconjunto histológico (C) e subgrupo histológico serosa (D). E-G) Os diagramas de caixa representam a distribuição de metilação média de ilhas CpG em cromossomos somáticos (valor beta). A parte superior e na parte inferior da caixa são os percentis 75 e 25a, respectivamente, e a linha na caixa representa a mediana. G) A média de metilação de ilhas CpG em cromossomos somáticos (valor beta) é comparado em função do estado de inativação do cromossomo X em endometrioid subconjunto histológico (C) e subgrupo histológico serosa (D). NS: não significativo, *:
P Art 0,05, **:
P Art 0,01, ***
P Art 0,001
XCTAs foram mais expressos em número de cópias elevado (serosa-like) subtipo TCGA molecular e tipo histológico serosa do que o outro subtipo molecular TCGA e tipo histológico endometrioid. Xa
+ e dois Xa mostrou maior expressão de XCTAs do que preservado Xi tanto endometrioid e tipos histológicos serosa. No entanto, o
P
valor não foi significativa entre Xa
+ e preservado Xi no tipo histológico serosa (Fig 2).
A expressão de CTAs localizados nos cromossomos somáticos foi semelhante com a de XCTAs . Ele foi maior em número de cópias elevado (serosa-like) subtipo molecular TCGA e tipo histológico serosa do que o outro subtipo molecular TCGA e tipo histológico endometrioid. Xa
+ e dois Xa mostrou maior expressão de CTAs localizados nos cromossomos somáticos do que preservado Xi tanto endometrioid e tipos histológicos serosa. O
P
valor foi significativa apenas entre dois Xa e preservado Xi no tipo histológico endometrioid mas
P valor
entre outros não foram significativas (Fig 3).
hipometilação global
O valor beta média das ilhas CpG de cromossomos somáticos foi menor no copy-número alto (serosa-like) TCGA subtipo molecular, tipo histológico serosa, Xa
+ e dois Xa do que o outro subtipo molecular TCGA, tipo histológico endometrioid e preservado Xi (Fig 3F-3I).
a expressão de CTAs em
XIST
camundongos knockout
a expressão de XCTAs foi maior em células estaminais hematopoiéticas do que em outros células do sangue, incluindo mielóide, de células B, e células eritróides (Figura 4A). A expressão média de XCTAs não foi significativamente diferente entre os diferentes
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genótipos, incluindo supressão heterozigotos, exclusão homozygotic, e do tipo selvagem (Fig 4b).
Os pontos representam a média de expressão RNA de 16 antígenos câncer de testículos localizados no cromossomo X entre os tipos de células do sangue (a) e
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genótipos (B). As barras representam as medianas (B).
As características clínicas e tumorais
Xa
+ e dois Xa foram mais frequentes no tipo histológico serosa e cópia-número alto (serosa like) subtipo molecular TCGA. Além disso Xa
+ e dois Xa foram principalmente detectada em copy-número alto (serosa similares) subtipo molecular TCGA (Tabela 1). Xa
+ e dois pacientes Xa foram mais antigos e em estado de menopausa do que os pacientes Xi preservadas (Tabela 2). Não houve diferenças estatisticamente significativas na raça, etnia, estágio clínico, ou o status tumor residual entre os grupos de acordo com o status de Xi.
Significado prognóstico
Fora de os 371 pacientes, cinco (1,3%) e 174 (46,9%) foram excluídos da sobrevida livre global e doenças análises, respectivamente, devido à ausência de dados disponíveis. Os dois pacientes Xa mostrou sobrevida global e livre de doença pior na análise de sobrevida univariada (Fig 5A). O Xa
+ pacientes apresentaram a sobrevida global pior, mas não sobrevida livre de doença (Fig 5B). Após o ajuste para a fase clínica, a diferença entre os grupos de acordo com o status de Xi não foi significativa (Tabela 3). A taxa de risco de desfechos clínicos adversos da perda de XCI foi de aproximadamente 1,6, com uma vasta confidenciais interna (0,7-3,5). Na sub-análise para cada tipo histológico, Dois Xa mostrou sobrevida global pior tipo histológico endometrioid e pior sobrevida livre de doença no tipo histológico serosa; no entanto
P
-valor não foi significativa (S1 Fig). Após o ajuste para a fase clínica, dois Xa mostrou sobrevida livre de doença significativamente pior no tipo histológico serosa (S1 Tabela).
geral (A) e sobrevivência (B) livre de doença foram comparados de acordo com o status de X inactivação cromossoma. A significância foi estimada pelo teste geral log-rank.
Discussão
Perda de XCI pode ser induzida por erro de segregação, fazendo com que as células cancerosas filha para herdar dois uniparental Xa ( dois Xa), em vez de uma Xa e um Xi [23]. Outro mecanismo para perda de XCI é a desmetilação de Xi (Xa
+) associado com hipometilação global. Nós relataram anteriormente que tanto o erro de segregação e de desmetilação Xi ocorre em alto grau de adenocarcinoma seroso do ovário [15]. Neste estudo, procurou-se determinar se a perda de XCI também ocorre em adenocarcinoma seroso do endométrio. Nós descobrimos que a perda de XCI quase exclusivamente ocorreu em adenocarcinoma seroso do endométrio ou serosa-like subtipo molecular TCGA. Como no câncer de ovário, perda de XCI é causada por tanto o erro de segregação e desmetilação de Xi no câncer de endométrio. A ocorrência exclusiva de perda de ICX em adenocarcinomas serosos do endométrio e do ovário está bem correlacionada com o elevado grau de CNV nos carcinomas. Isto sugere que a perda de XCI pode ocorrer em outros tipos de cancro com um elevado grau de CNV, tais como cancro colorrectal, cancro do pulmão de células não pequenas, e cabeça e pescoço carcinoma de células escamosas [24-27].
nosso estudo anterior, alguns XCTAs, incluindo
XAGE3
e
MAGEA4
, foram sobre-expressos em câncer de ovário com uma perda de XCI [15]. Queremos saber se CTAs também são sobre-expressos em câncer de endométrio com perda de XCI. Neste estudo, a expressão global do XCTAs aumento no câncer de endométrio com perda de XCI, em ambos os dois Xa e Xa
+. Além disso, tanto Xa
+ e dois Xa mostraram hipometilação global e superexpressão de CTAs localizados em cromossomos somáticos. Em nosso estudo anterior, os dois Xa de câncer de ovário foi globalmente hypomethylated, como a de cancro do endométrio [15]. Foi incerto que o efeito sobre a expressão de XCTAs de perda de XCI é independente de hipometilação global. Analisamos expressão de XCTAs em
XIST
camundongos knockout para determinar se perda de Xi aumenta a expressão de XCTAs independentemente da hipometilação global. Expressão de XCTAs não aumentou em
XIST
camundongos knockout. Conclui-se que a perda de XCI tem um efeito muito menor na expressão de XCTAs que hipometilação global. A sobre-expressão de XCTAs em cancro com perda de XCI podem ser causadas, principalmente, pela hipometilação global de acompanhamento. No entanto, o efeito sobre a expressão de XCTAs de perda de XCI não pode ser generalizado em outras malignidades. Além disso, o resultado da
XIST
camundongos knockout tem limitação para aplicar neoplasias de órgãos sólidos humanos. Um estudo adicional é necessário para a conclusão generalizar.
Perda de XCI é oncogénico em ratinhos, o que sugere que a perda de XCI podem ter um papel na progressão tumoral ou mau prognóstico do paciente. A taxa de risco para os resultados clínicos adversos de perda de XCI foi de aproximadamente 1,6 com uma ampla confidencial interno (0,7-3,5), que é semelhante ao do cancro do ovário [15]. O resultado sobrevida livre de doença não era consistente com a sobrevida global. Esta discrepância pode ser causadas por desvios devido a uma grande proporção de dados em falta. A tendência de pior prognóstico de dois Xa foi observada em sub-análise de endometrioid e subconjuntos histológicos serosa. Coletivamente, os nossos resultados sugerem que a perda de XCI está associada com um risco ligeiramente maior para os resultados clínicos adversos, mas com evidência limitada.
Conclusão
As nossas observações fornecem evidências de que a perda de XCI é comum em serosa adenocarcinoma do endométrio e no adenocarcinoma seroso semelhante, que mostrou um elevado grau de CNV. Este resultado sugere que a perda de XCI ocorre não só na serosa do cancro do ovário ou do cancro da mama basal como no cancro mas também com elevado grau de CNV. Descobrimos que hipometilação global, e não perda de XCI, foi o principal mecanismo de superexpressão de XCTAs, e que a perda de XCI tem um risco ligeiramente mais elevado para evolução clínica adversa, mas com evidência limitada.
Informações de Apoio
S1 texto. Lista de antígenos câncer de testículo-selecionados
doi:. 10.1371 /journal.pone.0137476.s001
(DOCX)
S1 Fig. . Sub-análise para a sobrevivência de cada tipo histológico
significância foi estimada pelo teste geral log-rank
doi:. 10.1371 /journal.pone.0137476.s002
(TIF)
S1 Table. Sub-análise multivariada para o teste de regressão de Cox de cada tipo histológico
doi:. 10.1371 /journal.pone.0137476.s003
(DOCX)
Reconhecimentos
Foram utilizados dados que foram geradas pela Rede de Pesquisa TCGA. Os autores gostariam de agradecer à Rede de Investigação TCGA e os doadores de amostras. Também gostaria de agradecer ao Professor Jeannie T. Lee por nos permitir utilizar os dados dos camundongos knockout.