Karakterisering og funktionel forudsigelse af bakterier i æggestokkene væv
Summary
Immunohistochemistry farvning og 16S ribosomale RNA gen (16S rRNA gen) sekventering blev udført for at opdage og skelne bakterier i kræft og ikkecancerous ovarievæv in situ. De kompositoriske og funktionelle forskelle i bakterierne blev forudsagt ved hjælp af BugBase og fylogenetisk undersøgelse af Fællesskaber ved genopbygning af ubemærket stater (PICRUSt).
Abstract
Teorien om en “steril” kvindelige øvre reproduktive tarmkanalen har mødt stigende modstand på grund af fremskridt i bakteriel påvisning. Men om æggestokkene indeholder bakterier er endnu ikke bekræftet. Heri blev der indført et eksperiment til påvisning af bakterier i ovarievæv. Vi valgte kræftpatienter i kræftgruppen og ikke-kræftpatienter i kontrolgruppen. 16S rRNA gen sekventering blev brugt til at skelne bakterier i æggestokkene væv fra kræft og kontrol grupper. Desuden forudsagde vi den funktionelle sammensætning af de identificerede bakterier ved hjælp af BugBase og PICRUSt. Denne metode kan også anvendes i andre indvolde og væv, da mange organer har vist sig at huse bakterier i de seneste år. Tilstedeværelsen af bakterier i indvolde og væv kan hjælpe forskere evaluere kræft og normale væv og kan være støtte i behandlingen af kræft.
Introduction
For nylig er et stigende antal artikler blevet offentliggjort, der beviser eksistensen af bakterier i abdominal fast indvolde, såsom nyre, milt, lever og æggestokken1,2. Geller et al. fundet bakterier i bugspytkirtel tumorer, og disse bakterier var resistente over for gemcitabin, en kemoterapeutisk stof2. S. Manfredo Vieira et al. konkluderede, at Enterococcus gallinarum var bærbar til lymfeknuder, lever og milt, og det kunne køre autoimmunitet3.
Da livmoderhalsen spiller en rolle som forsvarer, bakterier i den øvre kvindelige reproduktive tarmkanalen, som indeholder livmoderen, æggelederne, og æggestokkene, er blevet minimalt undersøgt. Der er dog blevet etableret nogle nye teorier i de senere år. Bakterier kan have adgang til livmoderhulen under menstruationscyklussen på grund af ændringer i muciner4,5. Derudover bekræftede Zervomanolakis et al. at livmoderen sammen med æggelederne er en peristaltisk pumpe kontrolleret af æggestokkenes endokrine system, og dette arrangement gør det muligt for bakterier at komme ind i endometrium, æggelederne og æggestokkene6.
Den øvre reproduktive tarmkanalen er ikke længere et mysterium længere takket være udviklingen af bakterielle detektionsmetoder. Verstraelen et al. brugte en stregkodet parret ende sekventering metode til at opdage livmoderbakterier ved at målrette på V1-2 hypervariable region af 16S RNAgenet 7. Fang et al. ansat stregkodet sekventering hos patienter med endometrie polypper og afslørede tilstedeværelsen af forskellige intrauterin bakterier8. Derudover, ved hjælp af 16S RNA genet, Miles et al. og Chen et al. fundet bakterier i kønsorganerne hos kvinder, der havde gennemgået salpingo-oophorectomy og hysterektomi, henholdsvis5,9.
Bakterier i tumorvæv har fået stigende opmærksomhed i de senere år. Banerjee et al. opdagede, at mikrobiom signatur afveg mellem kræft i æggestokkene patienter og kontrollerer10. Ennoxynatronum sibiricum var forbundet med tumor fase, og Methanosarcina vacuolata kan bruges til at diagnosticere kræft i æggestokkene11. Ud over kræft i æggestokkene, andre kræftformer, såsom mave, lunge, prostata, bryst, livmoderhalsen, og endometrium, har vist sig at være forbundet med bakterier12,13,14,15,16,17,18. Poore et al. foreslog en ny klasse af mikrobiel-baseret onkologi diagnostik, forudser tidlig fase kræftscreening19. I denne protokol undersøgte vi forskellene mellem kræft og normalt ovarievæv ved at sammenligne sammensætningen og funktionen af bakterier i disse to væv.
Immunohistochemistry farvning og 16S rRNA gen sekventering blev udført for at bekræfte tilstedeværelsen af bakterier i æggestokkene. Forskellene og de forudsagte funktioner af æggestokkene bakterier i kræft og noncancerous ovarievæv blev undersøgt. Resultaterne viste eksistensen af bakterier i æggestokkene væv. Anoxynatronum sibiricum og Methanosarcina vacuolata var relateret til scenen og diagnosen af kræft i æggestokkene, henholdsvis. 46 signifikant forskellige KEGG-veje, der var til stede i begge grupper, blev sammenlignet.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kræft i æggestokkene har en bemærkelsesværdig indflydelse på kvinders fertilitet25. De fleste kræftpatienter i æggestokkene diagnosticeres i sene stadier, og den 5-årige overlevelsesrate er mindre end 30%18. Bekræftelse af bakterier i abdominal fast indvolde, herunder leveren, bugspytkirtlen og milten, er blevet offentliggjort. Eksistensen af bakterier i den øvre kvindelige reproduktive tarmkanalen opstår, fordi livmoderhalsen ikke er lukket2,</…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde blev støttet af Clinical Research Award fra det første tilknyttede hospital i Xi’an Jiaotong University, Kina (XJTU1AF-2018-017, XJTU1AF-CRF-2019-002), det store grundforskningsprojekt for naturvidenskab i Shaanxi Provincial Science and Technology Department (2018JM7073, 2017ZDJC-11), det centrale forsknings- og udviklingsprojekt i Shaanxi Provincial Science and Technology Department (2017ZDXM-SF-068, 2019QYPY-138), Shaanxi Provincial Collaborative Technology Innovation Project (2 017XT-026, 2018XT-002) og Det Medicinske Forskningsprojekt af Xi’an Social Development Guidance Plan (2017117SF/YX011-3). Finansieringskilderne havde ingen rolle i studiedesign, dataindsamling og -analyse, beslutning om at offentliggøre eller forberede manuskriptet.
Vi takker kollegerne i Gynækologisk Afdeling for Første tilknyttet Hospital i Xi’an Jiaotong University for deres bidrag til indsamling af prøver.
Materials
| 2200 TapeStation Software | Agilgent United States |
||
| AmpliSeq for Illumina Library Prep, Indexes, and Accessories | Illumina | ||
| Image-pro plus 7 | Media Cybernetics | ||
| Leica ASP 300S | Leica Biosystems Division of Leica Microsystems | ||
| Leica EG 1150 | Leica Biosystems Division of Leica Microsystems | ||
| Leica RM2235 | Leica Biosystems Division of Leica Microsystems | ||
| LPS Core monoclonal antibody, clone WN1 222-5 | Hycult Biotech | ||
| Mag-Bind RxnPure Plus magnetic beads | Omega Biotek | M1386-00 | |
| Mag-Bind Universal Pathogen 96 Kit | Omega Biotek | M4029-01 | |
| MiSeq | Illumina | SY-410-1003 | |
| Silva database | Max Planck Institute for Marine Microbiology and Jacobs University | ||
| the QuantiFluor dsDNA System | Promega | E2670 | |
| Trimmomatic | Björn Usadel | ||
| ZytoChem Plus (HRP) Anti-Rabbit (DAB) Kit | Zytomed Systems | HRP008DAB-RB |
References
- Manfredo Vieira, S., et al. Translocation of a gut pathobiont drives autoimmunity in mice and humans. Science. 359 (6380), 1156-1161 (2018).
- Geller, L. T., et al. Potential role of intratumor bacteria in mediating tumor resistance to the chemotherapeutic drug gemcitabine. Science. 357 (6356), 1156-1160 (2017).
- Manfredo, V. S., et al. Translocation of a gut pathobiont drives autoimmunity in mice and humans. Science. 359 (6380), 1156-1161 (2018).
- Brunelli, R., et al. Globular structure of human ovulatory cervical mucus. FASEB J. 21 (14), 3872-3876 (2007).
- Chen, C., et al. The microbiota continuum along the female reproductive tract and its relation to uterine-related diseases. Nature Communications. 8 (1), 875 (2017).
- Zervomanolakis, I., et al. Physiology of upward transport in the human female genital tract. Annals of the New York Academy of Sciences. 1101, 1-20 (2007).
- Verstraelen, H., et al. Characterisation of the human uterine microbiome in non-pregnant women through deep sequencing of the V1-2 region of the 16S rRNA gene. PeerJ. 4, 1602 (2016).
- Fang, R. L., et al. Barcoded sequencing reveals diverse intrauterine microbiomes in patients suffering with endometrial polyps. American Journal of Translational Research. 8 (3), 1581-1592 (2016).
- Miles, S. M., Hardy, B. L., Merrell, D. S. Investigation of the microbiota of the reproductive tract in women undergoing a total hysterectomy and bilateral salpingo-oopherectomy. Fertil Steril. 107 (3), 813-820 (2017).
- Banerjee, S., et al. The ovarian cancer oncobiome. Oncotarget. 8 (22), 36225-36245 (2017).
- Wang, Q., et al. The differential distribution of bacteria between cancerous and noncancerous ovarian tissues in situ. Journal of Ovarian Research. 13 (1), 8 (2020).
- Wang, L., et al. Bacterial overgrowth and diversification of microbiota in gastric cancer. European Journal of Gastroenterology & Hepatology. 28 (3), 261-266 (2016).
- Hosgood, H. D., et al. The potential role of lung microbiota in lung cancer attributed to household coal burning exposures. Environmental and Molecular Mutagenesis. 55 (8), 643-651 (2014).
- Kwon, M., Seo, S. S., Kim, M. K., Lee, D. O., Lim, M. C. Compositional and Functional Differences between Microbiota and Cervical Carcinogenesis as Identified by Shotgun Metagenomic Sequencing. Cancers. 11 (3), 309 (2019).
- Urbaniak, C., et al. The Microbiota of Breast Tissue and Its Association with Breast Cancer. Applied and Environmental Microbiology. 82 (16), 5039-5048 (2016).
- Feng, Y., et al. Metagenomic and metatranscriptomic analysis of human prostate microbiota from patients with prostate cancer. BMC Genomics. 20 (1), 146 (2019).
- Walsh, D. M., et al. Postmenopause as a key factor in the composition of the Endometrial Cancer Microbiome (ECbiome). Scientific Reports. 9 (1), 19213 (2019).
- Walther-Antonio, M. R., et al. Potential contribution of the uterine microbiome in the development of endometrial cancer. Genome Medicine. 8 (1), 122 (2016).
- Poore, G. D., et al. Microbiome analyses of blood and tissues suggest cancer diagnostic approach. Nature. 579 (7800), 567-574 (2020).
- Bolger, A. M., Lohse, M., Usadel, B. Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data. Bioinformatics. 30 (15), 2114-2120 (2014).
- Ward, T., et al. BugBase predicts organism-level microbiome phenotypes. bioRxiv. , (2017).
- Langille, M. G., et al. Predictive functional profiling of microbial communities using 16S rRNA marker gene sequences. Nature Biotechnology. 31 (9), 814-821 (2013).
- Langille, M. G. I., et al. Predictive functional profiling of microbial communities using 16S rRNA marker gene sequences. Nature Biotechnology. 31 (9), 814 (2013).
- Parks, D. H., Tyson, G. W., Hugenholtz, P., Beiko, R. G. STAMP: statistical analysis of taxonomic and functional profiles. Bioinformatics. 30 (21), 3123 (2014).
- Leranth, C., Hamori, J. 34;Dark" Purkinje cells of the cerebellar cortex. Acta Biologica Hungarica. 21 (4), 405-419 (1970).
