De novo組裝和轉錄組表征在東方田鼠原發性卵巢癌機制新見解中的應用
2022年，中南大學湘雅醫學院周智君教授團隊在Mol Med Rep發表了題為" 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轉錄組組裝和RNA-seq揭示了東方田鼠原發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性上皮性卵巢癌（ovarian cancer，OVC）自然發病率相對較高。東方田鼠OVC與人上皮性OVC有些病理學相似之處，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，限制了常用免疫學方法的使用，因而本研究使用高通量測序技術來揭示東方田鼠中原發性OVC發病機制，通過組織病理學蘇木精-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產生的339830個單基因（unigenes）進行De novo轉錄組組裝。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、1484個基因顯著下調。與FT組織相比，FTC組織中鑒定出2817個DEGs，其中1762個基因顯著上調，1055個基因顯著下調。KEGG通路富集分析顯示，OVC組和OV組中上調的轉錄本參與細胞生長和增殖相關通路，而OVC組和OV組中下調的DEGs則在類固醇生物合成相關通路中富集。此外，與FT和OV組相比，FTC和OVC組的腫瘤抑制基因p53均下調；而促進細胞遷移的基因（如Ras相關蛋白Rap-1b、RHOA和RAC1）均被上調。總之，本研究對東方田鼠的OV和FT組織de novo轉錄組進行表征，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性卵巢癌在東方田鼠中的發病機制。
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，標準配制飼料和無菌水喂食。家系繁育過程中，發現東方田鼠的 OVC 或 FTC 比例不穩定（~4%）。本研究共繁衍110只雌性東方田鼠，其中4只患有癌癥。被發現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。對樣本進行病理學觀察及RNA-seq實驗分析。
3、實驗結果
健康與癌性卵巢和輸卵管組織之間的DEGs
與癌癥發展相關的DEG的小提琴圖
小結
本研究對東方田鼠De novo轉錄組表征并進行RNA-seq分析，以確定OVC、OV、FTC和FT組織之間的遺傳差異。結果表明，癌組織和健康組織之間生物學通路富集不同。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性卵巢癌的發病機制。本研究中的一些DEGs也被報道為與人OVC相關的標記基因，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性上皮性卵巢癌（ovarian cancer，OVC）自然發病率相對較高。東方田鼠OVC與人上皮性OVC有些病理學相似之處，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，限制了常用免疫學方法的使用，因而本研究使用高通量測序技術來揭示東方田鼠中原發性OVC發病機制，通過組織病理學蘇木精-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產生的339830個單基因（unigenes）進行De novo轉錄組組裝。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、1484個基因顯著下調。與FT組織相比，FTC組織中鑒定出2817個DEGs，其中1762個基因顯著上調，1055個基因顯著下調。KEGG通路富集分析顯示，OVC組和OV組中上調的轉錄本參與細胞生長和增殖相關通路，而OVC組和OV組中下調的DEGs則在類固醇生物合成相關通路中富集。此外，與FT和OV組相比，FTC和OVC組的腫瘤抑制基因p53均下調；而促進細胞遷移的基因（如Ras相關蛋白Rap-1b、RHOA和RAC1）均被上調。總之，本研究對東方田鼠的OV和FT組織de novo轉錄組進行表征，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性卵巢癌在東方田鼠中的發病機制。
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，標準配制飼料和無菌水喂食。家系繁育過程中，發現東方田鼠的 OVC 或 FTC 比例不穩定（~4%）。本研究共繁衍110只雌性東方田鼠，其中4只患有癌癥。被發現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。對樣本進行病理學觀察及RNA-seq實驗分析。
3、實驗結果
轉錄組和單基因圖譜
健康與癌性卵巢和輸卵管組織之間的DEGs
與癌癥發展相關的DEG的小提琴圖
DEG的KEGG富集分析
小結
本研究對東方田鼠De novo轉錄組表征并進行RNA-seq分析，以確定OVC、OV、FTC和FT組織之間的遺傳差異。結果表明，癌組織和健康組織之間生物學通路富集不同。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性卵巢癌的發病機制。本研究中的一些DEGs也被報道為與人OVC相關的標記基因，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)
標簽：
RNA甲基化
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