Caractérisation et prédiction fonctionnelle des bactéries dans les tissus ovariens
Summary
La coloration immunohistochimique et le séquençage du gène de l’ARN ribosomique 16S (gène de l’ARNr 16S) ont été effectués afin de découvrir et de distinguer les bactéries dans les tissus ovariens cancéreux et non cancéreux in situ. Les différences de composition et de fonctionnement des bactéries ont été prédites à l’aide de BugBase et de Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States (PICRUSt).
Abstract
La théorie d’un appareil reproducteur supérieur féminin « stérile » a rencontré une opposition croissante en raison des progrès de la détection bactérienne. Cependant, la question de savoir si les ovaires contiennent des bactéries n’a pas encore été confirmée. Ici, une expérience pour détecter les bactéries dans les tissus ovariens a été introduite. Nous avons choisi des patientes atteintes d’un cancer de l’ovaire dans le groupe cancer et des patientes non cancéreuses dans le groupe témoin. Le séquençage du gène de l’ARNr 16S a été utilisé pour différencier les bactéries dans les tissus ovariens des groupes cancéreux et témoins. De plus, nous avons prédit la composition fonctionnelle des bactéries identifiées en utilisant BugBase et PICRUSt. Cette méthode peut également être utilisée dans d’autres viscères et tissus, car il a été prouvé que de nombreux organes hébergent des bactéries ces dernières années. La présence de bactéries dans les viscères et les tissus peut aider les scientifiques à évaluer les tissus cancéreux et normaux et peut aider au traitement du cancer.
Introduction
Récemment, un nombre croissant d’articles ont été publiés qui prouvent l’existence de bactéries dans les viscères abdominaux solides, tels que le rein, la rate, le foie et l’ovaire1,2. Geller et al. ont trouvé des bactéries dans les tumeurs pancréatiques, et ces bactéries étaient résistantes à la gemcitabine, un médicament chimiothérapeutique2. S. Manfredo Vieira et al. ont conclu qu’Enterococcus gallinarum était portable aux ganglions lymphatiques, au foie et à la rate, et qu’il pouvait conduire à l’auto-immunité3.
Étant donné que le col de l’utérus joue un rôle de défenseur, les bactéries dans l’appareil reproducteur féminin supérieur, qui contient l’utérus, les trompes de Fallope et les ovaires, ont été peu étudiées. Cependant, de nouvelles théories ont été établies ces dernières années. Les bactéries peuvent avoir accès à la cavité utérine pendant le cycle menstruel en raison de changements dans les mucines4,5. En outre, Zervomanolakis et al. ont confirmé que l’utérus, avec les trompes de Fallope, est une pompe péristaltique contrôlée par le système endocrinien des ovaires, et cet arrangement permet aux bactéries de pénétrer dans l’endomètre, les trompes de Fallope et les ovaires6.
L’appareil reproducteur supérieur n’est plus un mystère grâce au développement de méthodes de détection bactérienne. Verstraelen et al. ont utilisé une méthode de séquençage par paires à code-barres pour découvrir les bactéries utérines en ciblant la région hypervariable V1-2 du gène 7 de l’ARN 16S. Fang et al. ont utilisé le séquençage par code-barres chez les patients atteints de polypes de l’endomètre et ont révélé la présence de diverses bactéries intra-utérines8. De plus, en utilisant le gène de l’ARN 16S, Miles et al. et Chen et al. ont trouvé des bactéries dans le système génital des femmes qui avaient subi une salpingo-ovariectomie et une hystérectomie, respectivement5,9.
Les bactéries dans les tissus tumoraux ont attiré de plus en plus l’attention ces dernières années. Banerjee et al. ont découvert que la signature du microbiome différait entre les patientes atteintes d’un cancer de l’ovaire et les témoins10. Unnoxynatronum sibiricum a été associé au stade tumoral, et Methanosarcina vacuolata pourrait être utilisé pour diagnostiquer le cancer de l’ovaire11. En plus du cancer de l’ovaire, d’autres cancers, tels que l’estomac, le poumon, la prostate, le sein, le col de l’utérus et l’endomètre, se sont avérés associés aux bactéries12,13,14,15,16,17,18. Poore et al. ont proposé une nouvelle classe de diagnostics oncologiques microbiens, prévoyant un dépistage précoce du cancer19. Dans ce protocole, nous avons étudié les différences entre les tissus ovariens cancéreux et normaux en comparant la composition et la fonction des bactéries dans ces deux tissus.
La coloration immunohistochimique et le séquençage du gène de l’ARNr 16S ont été effectués pour confirmer la présence de bactéries dans les ovaires. Les différences et les fonctions prédites des bactéries de l’ovaire dans les tissus ovariens cancéreux et non cancéreux ont été étudiées. Les résultats ont montré l’existence de bactéries dans les tissus ovariens. Anoxynatronum sibiricum et Methanosarcina vacuolata étaient liés au stade et au diagnostic du cancer de l’ovaire, respectivement. Quarante-six voies KEGG significativement différentes qui étaient présentes dans les deux groupes ont été comparées.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le cancer de l’ovaire a une influence notable sur la fertilité des femmes25. La plupart des patientes atteintes d’un cancer de l’ovaire sont diagnostiquées à un stade avancé et le taux de survie à 5 ans est inférieur à 30%18. La confirmation de la bactérie dans les viscères solides abdominaux, y compris le foie, le pancréas et la rate, a été publiée. L’existence de bactéries dans l’appareil reproducteur féminin supérieur se produit parce que le col…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par le prix de recherche clinique du premier hôpital affilié de l’Université Xi’an Jiaotong, en Chine (XJTU1AF-2018-017, XJTU1AF-CRF-2019-002), le grand projet de recherche fondamentale en sciences naturelles du département provincial des sciences et de la technologie du Shaanxi (2018JM7073, 2017ZDJC-11), le projet de recherche et de développement clé du département provincial des sciences et de la technologie du Shaanxi (2017ZDXM-SF-068, 2019QYPY-138), le projet provincial d’innovation technologique collaborative du Shaanxi (2 017XT-026, 2018XT-002) et le projet de recherche médicale du Plan d’orientation pour le développement social de Xi’an (2017117SF/YX011-3). Les bailleurs de fonds n’ont joué aucun rôle dans la conception de l’étude, la collecte et l’analyse des données, la décision de publier ou la préparation du manuscrit.
Nous remercions les collègues du département de gynécologie du premier hôpital affilié de l’Université Xi’an Jiaotong pour leurs contributions à la collecte d’échantillons.
Materials
| 2200 TapeStation Software | Agilgent United States |
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| 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).
