التوصيف والتنبؤ الوظيفي للبكتيريا في أنسجة المبيض
Summary
تم إجراء تلطيخ الكيمياء المناعية وتسلسل جين الحمض النووي الريبي الريبوسومي 16S (جين 16S rRNA) من أجل اكتشاف البكتيريا والتمييز بينها في أنسجة المبيض السرطانية وغير السرطانية في الموقع. تم التنبؤ بالاختلافات التركيبية والوظيفية للبكتيريا باستخدام BugBase والتحقيق النباتي للمجتمعات عن طريق إعادة بناء الدول غير الملمة (PICRUSt).
Abstract
نظرية “عقيمة” الجهاز التناسلي العلوي الإناث تواجه معارضة متزايدة بسبب التقدم في الكشف عن البكتيريا. ومع ذلك، لم يتم بعد تأكيد ما إذا كان المبيضان يحتويان على البكتيريا. هنا، تم إدخال تجربة للكشف عن البكتيريا في أنسجة المبيض. اخترنا مرضى سرطان المبيض في مجموعة السرطان والمرضى غير السرطانيين في مجموعة التحكم. 16S تم استخدام تسلسل الجينات rRNA للتمييز بين البكتيريا في أنسجة المبيض من السرطان ومجموعات التحكم. وعلاوة على ذلك، توقعنا التكوين الوظيفي للبكتيريا التي تم تحديدها باستخدام BugBase وPICRUSt. ويمكن أيضا أن تستخدم هذه الطريقة في الأحشاء والأنسجة الأخرى منذ العديد من الأجهزة قد ثبت لإيواء البكتيريا في السنوات الأخيرة. قد يساعد وجود البكتيريا في الأحشاء والأنسجة العلماء على تقييم الأنسجة السرطانية والعادية وقد يساعد في علاج السرطان.
Introduction
في الآونة الأخيرة ، تم نشر عدد متزايد من المقالات التي تثبت وجود البكتيريا في الأحشاء الصلبة في البطن ، مثل الكلى والطحال والكبد والمبيض1،2. جيلر وآخرون وجدت البكتيريا في أورام البنكرياس, وكانت هذه البكتيريا مقاومة لgemcitabine, دواء العلاج الكيميائي2. S. مانفريدو فييرا وآخرون خلصت إلى أن المكورات المعوية gallinarum المحمولة إلى الغدد الليمفاوية, الكبد والطحال, ويمكن أن تدفع المناعة الذاتية3.
وبما أن عنق الرحم يلعب دورا كمدافع، فقد تم إجراء أبحاث طفيفة على البكتيريا الموجودة في الجهاز التناسلي العلوي للأنثى، والتي تحتوي على الرحم وقناتي فالوب والمبيضين. ومع ذلك، تم وضع بعض النظريات الجديدة في السنوات الأخيرة. البكتيريا قد يكون الوصول إلى تجويف الرحم خلال الدورة الشهرية بسبب التغيرات في mucins4,5. بالإضافة إلى ذلك، أكد زيرفومنولاكيس وآخرون أن الرحم، جنبا إلى جنب مع قناتي فالوب، هو مضخة تمعج يسيطر عليها نظام الغدد الصماء في المبيضين، وهذا الترتيب يمكن البكتيريا من دخول بطانة الرحم وقناتي فالوب والمبيضين6.
لم يعد الجهاز التناسلي العلوي لغزا بعد الآن بفضل تطوير طرق الكشف البكتيرية. Verstraelen وآخرون استخدم الباركود المقترن نهاية طريقة التسلسل لاكتشاف البكتيريا الرحمية من خلال استهداف في منطقة V1-2 hypervariable من الجين RNA 16S7. فانغ وآخرون تستخدم تسلسل الباركود في المرضى الذين يعانون من الاورام الحميدة بطانة الرحم وكشفت عن وجود البكتيريا داخل الرحم المتنوعة8. بالإضافة إلى ذلك، باستخدام الجين RNA 16S، مايلز وآخرون وتشن وآخرون وجدت البكتيريا في الجهاز التناسلي للنساء الذين خضعوا لاستئصال السالبنغو-oophorectomy واستئصال الرحم، على التوالي5،9.
اكتسبت البكتيريا في أنسجة الورم اهتماما متزايدا في السنوات الأخيرة. اكتشف بانيرجي وآخرون أن توقيع الميكروبيوم يختلف بين مرضى سرطان المبيض ويتحكمفي 10. وارتبطتنوكسيناترونوم سيبيريكوم مع مرحلة الورم, ويمكن استخدام ميثانوسارسينا vacuolata لتشخيص سرطان المبيض11. بالإضافة إلى سرطان المبيض، أثبتت أنواع السرطان الأخرى، مثل المعدة والرئة والبروستاتا والثدي وعنق الرحم والبطانة، أنها مرتبطة بالبكتيريا12و13و14و15و16و17و18. اقترح Poore وآخرون فئة جديدة من تشخيص الأورام القائم على الميكروبات ، وتوقع في مرحلة مبكرة من فحص السرطان19. في هذا البروتوكول، قمنا بالتحقيق في الاختلافات بين أنسجة المبيض السرطانية والعادية من خلال مقارنة تكوين ووظيفة البكتيريا في هذين النسيجين.
تم إجراء تلطيخ الكيمياء المناعية وتسلسل الجينات 16S rRNA لتأكيد وجود البكتيريا في المبيضين. تمت دراسة الاختلافات والوظائف المتوقعة لبكتيريا المبيض في أنسجة المبيض السرطانية وغير السرطانية. وأظهرت النتائج وجود البكتيريا في أنسجة المبيض. كانت مرتبطة Anoxynatronum سيبيريكوم وVacuolata ميتانوساركينا إلى المرحلة وتشخيص سرطان المبيض، على التوالي. تمت مقارنة ستة وأربعين مسارا مختلفا بشكل كبير ل KEGG كانت موجودة في كلتا المجموعتين.
Protocol
Representative Results
Discussion
سرطان المبيض له تأثير ملحوظ على خصوبة المرأة25. يتم تشخيص معظم مرضى سرطان المبيض في المراحل المتأخرة، ومعدل البقاء على قيد الحياة لمدة 5 سنوات هو أقل من 30٪18. وقد نشر تأكيد للبكتيريا في الأحشاء الصلبة في البطن، بما في ذلك الكبد والبنكرياس والطحال. يحدث وجود البكتيري…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا العمل من خلال جائزة البحوث السريرية لأول مستشفى تابع لجامعة شيان جياوتونغ، الصين (XJTU1AF-2018-017، XJTU1AF-CRF-2019-002)، مشروع البحوث الأساسية الرئيسية للعلوم الطبيعية في إدارة العلوم والتكنولوجيا الإقليمية شنشي (2018JM7073، 2017ZDJC-11)، المشروع الرئيسي للبحث والتطوير التابع لإدارة العلوم والتكنولوجيا في مقاطعة شنشي (2017ZDXM-SF-068، 2019QYPY-138)، مشروع الابتكار التكنولوجي التعاوني لمقاطعة شنشي (2 017XT-026, 2018XT-002), ومشروع البحوث الطبية لخطة شيان لتوجيه التنمية الاجتماعية (2017117SF/YX011-3). لم يكن للممولين أي دور في تصميم الدراسة أو جمع البيانات وتحليلها أو قرار نشر المخطوطة أو إعدادها.
نشكر الزملاء في قسم أمراض النساء في المستشفى التابع الأول لجامعة شيان جياوتونغ على مساهماتهم في جمع العينات.
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 |
Referências
- 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).
