אפיון וחיזוי תפקודי של חיידקים ברקמות השחלות
Summary
כתמי אימונוהיסטוכימיה ורצף גן RNA ריבוזומלי 16S (גן 16S rRNA) בוצעו על מנת לגלות ולהבחין חיידקים ברקמות שחלות סרטניות ולא-ncancerous במקום. ההבדלים הקומפוזיציה והתפקודית של החיידקים היו צפויים באמצעות BugBase וחקירה פילוגנטית של קהילות על ידי שחזור של מדינות ללא הפרעה (PICRUSt).
Abstract
התיאוריה של מערכת הרבייה העליונה הנשית “סטרילית” נתקלת בהתנגדות גוברת עקב התקדמות בזיהוי חיידקים. עם זאת, אם השחלות מכילות חיידקים עדיין לא אושרה. כאן, ניסוי לזיהוי חיידקים ברקמות השחלות הוצג. בחרנו חולי סרטן השחלות בקבוצת הסרטן וחולים לא זרים בקבוצת הביקורת. ריצוף גנים rRNA 16S שימש כדי להבדיל חיידקים ברקמות השחלות מן הסרטן וקבוצות בקרה. יתר על כן, חזינו את ההרכב התפקודי של החיידקים שזוהו באמצעות BugBase ו- PICRUSt. שיטה זו יכולה לשמש גם קרביים אחרים ורקמות מאז איברים רבים הוכחו מחסה חיידקים בשנים האחרונות. נוכחות של חיידקים קרביים ורקמות עשויה לסייע למדענים להעריך רקמות סרטניות ונורמליות ועשויה לסייע בטיפול בסרטן.
Introduction
לאחרונה, מספר גדל והולך של מאמרים פורסמו המוכיחים את קיומם של חיידקים קרביים מוצקים בבטן, כגון הכליה, הטחול, הכבד והשחלה1,2. גלר ואח ‘ מצאו חיידקים בגידולים בלבלב, וחיידקים אלה היו עמידים בפני gemcitabine, תרופה כימותרפית2. ס. מנפרדו ויירה ואח ‘ הגיע למסקנה כי Enterococcus gallinarum היה נייד לבלוטות הלימפה, הכבד והטחול, וזה יכול לנהוג אוטואימוניות3.
מאז צוואר הרחם משחק תפקיד כמגן, חיידקים במערכת הרבייה הנשית העליונה, המכיל את הרחם, החצוצרות והשחלות, נחקרו באופן מינימלי. עם זאת, כמה תיאוריות חדשות הוקמו בשנים האחרונות. חיידקים עשויים להיות גישה לחלל הרחם במהלך המחזור החודשי עקב שינויים mucins4,5. בנוסף, Zervomanolakis ואח ‘אישר כי הרחם, יחד עם החצוצרות, היא משאבה peristaltic הנשלטת על ידי המערכת האנדוקרינית של השחלות, וסידור זה מאפשר לחיידקים להיכנס רירית הרחם, החצוצרות, והשחלות6.
מערכת הרבייה העליונה כבר אינה תעלומה הודות להתפתחות שיטות לזיהוי חיידקים. Verstraelen ואח ‘ השתמש בשיטת רצף מזווג ברקוד כדי לגלות חיידקי הרחם על ידי מיקוד באזור V1-2 hypervariable של 16S RNA גן7. פאנג ואח ‘ מועסק רצף ברקוד בחולים עם פוליפים רירית הרחם וחשף את נוכחותם של חיידקים תוך רחמיים מגוונים8. בנוסף, באמצעות גן RNA 16S, מיילס ואח ‘וחן ואח ‘ מצאו חיידקים במערכת איברי המין של נשים שעברו salpingo-oophorectomy וכריתת רחם, בהתאמה5,9.
חיידקים ברקמות הגידול זכו לתשומת לב גוברת בשנים האחרונות. בנרג’י ואח ‘ גילו כי חתימת המיקרוביום שונה בין חולי סרטן השחלות ושליטה10. סיביריקום noxynatronum היה קשור לשלב הגידול, ו Vacuolata מתנוזרצ’ינה עשוי לשמש לאבחון סרטן השחלות11. בנוסף לסרטן השחלות, סוגי סרטן אחרים, כגון קיבה, ריאות, ערמונית, שד, צוואר הרחם ואנדומטריום, הוכחו כקשורים לחיידקים12,13,14,15,16,17,18. Poore et al. הציע סוג חדש של אבחון אונקולוגי מבוסס מיקרוביאלי, צופה הקרנת סרטן בשלב מוקדם19. בפרוטוקול זה, חקרנו את ההבדלים בין רקמות שחלות סרטניות ונורמליות על ידי השוואת הרכב ותפקוד החיידקים בשתי הרקמות האלה.
כתמי אימונוהיסטוכימיה ורצף גנים rRNA 16S בוצעו כדי לאשר את נוכחותם של חיידקים בשחלות. ההבדלים והתפקודים החזויים של חיידקי השחלות ברקמות השחלות הסרטניות והנוכריות נחקרו. התוצאות הראו את קיומם של חיידקים ברקמות השחלות. Anoxynatronum סיביריקום ומתנוזרצ’ינה vacuolata היו קשורים לשלב ולאבחון של סרטן השחלות, בהתאמה. ארבעים ושישה מסלולי KEGG שונים באופן משמעותי שהיו נוכחים בשתי הקבוצות הושוו.
Protocol
Representative Results
Discussion
לסרטן השחלות יש השפעה ניכרת על פוריות האישה25. רוב חולי סרטן השחלות מאובחנים בשלבים מאוחרים, ושיעור ההישרדות של 5 שנים הוא פחות מ -30%18. אישור של חיידקים הקרביים מוצק הבטן, כולל הכבד, הלבלב והטחול, פורסם. קיומם של חיידקים במערכת הרבייה הנשית העליונה מתרחשת מכיוון צווא…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי פרס המחקר הקליני של בית החולים המסונף הראשון של אוניברסיטת שיאן ג’יאוטונג, סין (XJTU1AF-2018-017, XJTU1AF-CRF-2019-002), פרויקט המחקר הבסיסי העיקרי של מדעי הטבע של מחלקת המדע והטכנולוגיה המחוזית שאאנשי (2018JM7073, 2017ZDJC-11), פרויקט המחקר והפיתוח המרכזי של מחלקת המדע והטכנולוגיה המחוזית שאאנשי (2017ZDXM-SF-068, 2019QYPY-138), פרויקט החדשנות הטכנולוגית השיתופית הפרובינציאלית שאאנשי (2 017XT-026, 2018XT-002), ופרויקט המחקר הרפואי של תוכנית ההנחיה לפיתוח חברתי שיאן (2017117SF/YX011-3). למממנים לא היה כל תפקיד בעיצוב מחקר, איסוף וניתוח נתונים, החלטה לפרסם או הכנת כתב היד.
אנו מודים לעמיתים במחלקה לגינקולוגיה של בית החולים המסונף הראשון של אוניברסיטת שיאן ג’יאוטונג על תרומתם לאיסוף דגימות.
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).
