De novo組裝和轉(zhuǎn)錄組表征在東方田鼠原發(fā)性卵巢癌機制新見解中的應(yīng)用
2022年，中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院周智君教授團隊在Mol Med Rep發(fā)表了題為" De novo assembly and transcriptome characterization: Novel insights into the mechanisms of primary ovarian cancer in Microtus fortis "的研究論文，該研究利用De novo轉(zhuǎn)錄組組裝和RNA-seq揭示了東方田鼠原發(fā)性卵巢癌機制的新見解。
摘要
東方田鼠（Microtus fortis）中某些品系成年雌性田鼠的原發(fā)性上皮性卵巢癌（ovarian cancer，OVC）自然發(fā)病率相對較高。東方田鼠OVC與人上皮性O(shè)VC有些病理學(xué)相似之處，因此東方田鼠可以用于研究人OVC的動物模型。東方田鼠由于缺乏可用的遺傳信息，限制了常用免疫學(xué)方法的使用，因而本研究使用高通量測序技術(shù)來揭示東方田鼠中原發(fā)性O(shè)VC發(fā)病機制，通過組織病理學(xué)蘇木精-伊紅染色法來診斷癌癥患者。本研究以東方田鼠為樣本對短reads組裝軟件Trinity產(chǎn)生的339830個單基因（unigenes）進行De novo轉(zhuǎn)錄組組裝。使用RNA-seq分析對OVC和健康卵巢組織（OV）以及輸卵管癌（FTC）和健康輸卵管（FT）組織之間的差異基因進行比較。通過EM(Expectation Maximization, EM)算法使用RNA-seq，結(jié)果顯示：與OV組織相比，在OVC組織中鑒定出3434個差異表達基因（DEGs），其中1950個基因顯著上調(diào)、1484個基因顯著下調(diào)。與FT組織相比，F(xiàn)TC組織中鑒定出2817個DEGs，其中1762個基因顯著上調(diào)，1055個基因顯著下調(diào)。KEGG通路富集分析顯示，OVC組和OV組中上調(diào)的轉(zhuǎn)錄本參與細胞生長和增殖相關(guān)通路，而OVC組和OV組中下調(diào)的DEGs則在類固醇生物合成相關(guān)通路中富集。此外，與FT和OV組相比，F(xiàn)TC和OVC組的腫瘤抑制基因p53均下調(diào)；而促進細胞遷移的基因（如Ras相關(guān)蛋白Rap-1b、RHOA和RAC1）均被上調(diào)。總之，本研究對東方田鼠的OV和FT組織de novo轉(zhuǎn)錄組進行表征，并對卵巢組織和輸卵管組織在健康和癌性中的差異進行RNA-seq分析。結(jié)果鑒定出東方田鼠在健康組織和癌性組織中的通路差異，對這些通路的分析可能有助于揭示原發(fā)性卵巢癌在東方田鼠中的發(fā)病機制。
2、樣品制備與方法
實驗室繁育東方田鼠，在溫度為22±1.5°C、相對濕度為50±5%的籠子中飼養(yǎng)，標(biāo)準(zhǔn)配制飼料和無菌水喂食。家系繁育過程中，發(fā)現(xiàn)東方田鼠的 OVC 或 FTC 比例不穩(wěn)定（~4%）。本研究共繁衍110只雌性東方田鼠，其中4只患有癌癥。被發(fā)現(xiàn)患有癌癥的動物平均年齡為1 年，平均壽命為 3-4 年，患有癌癥的動物有腹水和行動遲緩癥狀。
對4只患有卵巢癌和2只健康的東方田鼠進行安樂死，收集癌組織和健康組織，樣本存儲在-80℃的超低溫冷凍柜中。對樣本進行病理學(xué)觀察及RNA-seq實驗分析。
3、實驗結(jié)果
健康與癌性卵巢和輸卵管組織之間的DEGs
與癌癥發(fā)展相關(guān)的DEG的小提琴圖
小結(jié)
本研究對東方田鼠De novo轉(zhuǎn)錄組表征并進行RNA-seq分析，以確定OVC、OV、FTC和FT組織之間的遺傳差異。結(jié)果表明，癌組織和健康組織之間生物學(xué)通路富集不同。未來對這些通路的分析將有助于進一步揭示東方田鼠原發(fā)性卵巢癌的發(fā)病機制。本研究中的一些DEGs也被報道為與人OVC相關(guān)的標(biāo)記基因，如CYR61、RAP1B、RHOA、RAC1和BTG3。因此，東方田鼠或許可以用來更好地研究人卵巢癌。
參考資料：
Hu Q, Gao M, Zhang D, Leng B, Wang J, Liu Q, He S, Zhi W, Zhou Z. De novo assembly and transcriptome characterization: Novel insights into the mechanisms of primary ovarian cancer in Microtus fortis. Mol Med Rep. 2022 Feb;25(2)
摘要
東方田鼠（Microtus fortis）中某些品系成年雌性田鼠的原發(fā)性上皮性卵巢癌（ovarian cancer，OVC）自然發(fā)病率相對較高。東方田鼠OVC與人上皮性O(shè)VC有些病理學(xué)相似之處，因此東方田鼠可以用于研究人OVC的動物模型。東方田鼠由于缺乏可用的遺傳信息，限制了常用免疫學(xué)方法的使用，因而本研究使用高通量測序技術(shù)來揭示東方田鼠中原發(fā)性O(shè)VC發(fā)病機制，通過組織病理學(xué)蘇木精-伊紅染色法來診斷癌癥患者。本研究以東方田鼠為樣本對短reads組裝軟件Trinity產(chǎn)生的339830個單基因（unigenes）進行De novo轉(zhuǎn)錄組組裝。使用RNA-seq分析對OVC和健康卵巢組織（OV）以及輸卵管癌（FTC）和健康輸卵管（FT）組織之間的差異基因進行比較。通過EM(Expectation Maximization, EM)算法使用RNA-seq，結(jié)果顯示：與OV組織相比，在OVC組織中鑒定出3434個差異表達基因（DEGs），其中1950個基因顯著上調(diào)、1484個基因顯著下調(diào)。與FT組織相比，F(xiàn)TC組織中鑒定出2817個DEGs，其中1762個基因顯著上調(diào)，1055個基因顯著下調(diào)。KEGG通路富集分析顯示，OVC組和OV組中上調(diào)的轉(zhuǎn)錄本參與細胞生長和增殖相關(guān)通路，而OVC組和OV組中下調(diào)的DEGs則在類固醇生物合成相關(guān)通路中富集。此外，與FT和OV組相比，F(xiàn)TC和OVC組的腫瘤抑制基因p53均下調(diào)；而促進細胞遷移的基因（如Ras相關(guān)蛋白Rap-1b、RHOA和RAC1）均被上調(diào)。總之，本研究對東方田鼠的OV和FT組織de novo轉(zhuǎn)錄組進行表征，并對卵巢組織和輸卵管組織在健康和癌性中的差異進行RNA-seq分析。結(jié)果鑒定出東方田鼠在健康組織和癌性組織中的通路差異，對這些通路的分析可能有助于揭示原發(fā)性卵巢癌在東方田鼠中的發(fā)病機制。
2、樣品制備與方法
實驗室繁育東方田鼠，在溫度為22±1.5°C、相對濕度為50±5%的籠子中飼養(yǎng)，標(biāo)準(zhǔn)配制飼料和無菌水喂食。家系繁育過程中，發(fā)現(xiàn)東方田鼠的 OVC 或 FTC 比例不穩(wěn)定（~4%）。本研究共繁衍110只雌性東方田鼠，其中4只患有癌癥。被發(fā)現(xiàn)患有癌癥的動物平均年齡為1 年，平均壽命為 3-4 年，患有癌癥的動物有腹水和行動遲緩癥狀。
對4只患有卵巢癌和2只健康的東方田鼠進行安樂死，收集癌組織和健康組織，樣本存儲在-80℃的超低溫冷凍柜中。對樣本進行病理學(xué)觀察及RNA-seq實驗分析。
3、實驗結(jié)果
轉(zhuǎn)錄組和單基因圖譜
健康與癌性卵巢和輸卵管組織之間的DEGs
與癌癥發(fā)展相關(guān)的DEG的小提琴圖
DEG的KEGG富集分析
小結(jié)
本研究對東方田鼠De novo轉(zhuǎn)錄組表征并進行RNA-seq分析，以確定OVC、OV、FTC和FT組織之間的遺傳差異。結(jié)果表明，癌組織和健康組織之間生物學(xué)通路富集不同。未來對這些通路的分析將有助于進一步揭示東方田鼠原發(fā)性卵巢癌的發(fā)病機制。本研究中的一些DEGs也被報道為與人OVC相關(guān)的標(biāo)記基因，如CYR61、RAP1B、RHOA、RAC1和BTG3。因此，東方田鼠或許可以用來更好地研究人卵巢癌。
參考資料：
Hu Q, Gao M, Zhang D, Leng B, Wang J, Liu Q, He S, Zhi W, Zhou Z. De novo assembly and transcriptome characterization: Novel insights into the mechanisms of primary ovarian cancer in Microtus fortis. Mol Med Rep. 2022 Feb;25(2)
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