Karakterisering och funktionell förutsägelse av bakterier i äggstocksvävnader
Summary
Immunohistokemi färgning och 16S ribosomal RNA gen (16S rRNA gen) sekvensering utfördes för att upptäcka och skilja bakterier i cancer och icke cancerösa äggstocksvävnader på plats. De kompositionella och funktionella skillnaderna mellan bakterierna förutsågs genom att använda BugBase och Phylogenetic Investigation of Communities genom Rekonstruktion av ouppmärksammade stater (PICRUSt).
Abstract
Teorin om en “steril” kvinnliga övre reproduktiva område har stött på ökande motstånd på grund av framsteg i bakteriell upptäckt. Huruvida äggstockar innehåller bakterier har dock ännu inte bekräftats. Häri infördes ett experiment för att upptäcka bakterier i äggstocksvävnader. Vi valde äggstockscancerpatienter i cancergruppen och icke cancerpatienter i kontrollgruppen. 16S rRNA gensekvensering användes för att skilja bakterier i äggstocksvävnader från cancer- och kontrollgrupperna. Dessutom förutspådde vi den funktionella sammansättningen av de identifierade bakterierna med hjälp av BugBase och PICRUSt. Denna metod kan också användas i andra inälvor och vävnader eftersom många organ har visat sig hysa bakterier under de senaste åren. Förekomsten av bakterier i inälvor och vävnader kan hjälpa forskare att utvärdera cancer och normala vävnader och kan vara till hjälp vid behandling av cancer.
Introduction
Nyligen har ett ökande antal artiklar publicerats som bevisar förekomsten av bakterier i buken fast inälvor, såsom njure, mjälte, lever ochäggstock 1,2. Geller et al. hittade bakterier i bukspottskörteltumörer, och dessa bakterier var resistenta mot gemcitabin, ett kemoterapeutiskt läkemedel2. S. Manfredo Vieira m.fl. drog slutsatsen att Enterococcus gallinarum var bärbart för lymfkörtlarna, levern och mjälten, och det kunde driva autoimmunitet3.
Eftersom livmoderhalsen spelar en roll som försvarare har bakterier i det övre kvinnliga reproduktionssystemet, som innehåller livmodern, äggledarna och äggstockarna, undersökts minimalt. Några nya teorier har dock etablerats under de senaste åren. Bakterier kan ha tillgång till livmoderhålan under menstruationscykeln på grund av förändringar i muciner4,5. Dessutom bekräftade Zervomanolakis et al. att livmodern, tillsammans med äggledarna, är en peristaltisk pump som styrs av äggstockens endokrina system, och detta arrangemang gör det möjligt för bakterier att komma in i endometrium, äggledare ochäggstockar 6.
Det övre reproduktionskanalen är inte längre ett mysterium längre tack vare utvecklingen av bakteriella detektionsmetoder. Verstraelen et al. använde en streckkodad parad sekvenseringsmetod för att upptäcka livmoderbakterier genom att rikta in sig på V1-2 hypervariabel region i 16S RNA-genen7. Fang et al. använde streckkodad sekvensering hos patienter med endometriepolyper och visade förekomsten av olika intrauterin bakterier8. Dessutom, genom att använda 16S RNA genen, Miles et al. och Chen et al. hittade bakterier i könsorganen hos kvinnor som hade genomgått salpingo-ovariotomi och hysterektomi,respektive 5,9.
Bakterier i tumörvävnader har fått allt större uppmärksamhet de senaste åren. Banerjee et al. upptäckte att mikrobiom signaturen skilde sig mellan äggstockscancer patienter och kontroller10. Ennoxynatronum sibiricum var associerad med tumör stadium, och Methanosarcina vacuolata kan användas för att diagnostisera äggstockscancer11. Förutom äggstockscancer har andra cancerformer, såsom mage, lunga, prostata, bröst, livmoderhals och endometrium, visat sig vara associerade med bakterier12,13,14,15,16,17,18. föreslog en ny klass av mikrobiellbaserad onkologidiagnostik, med förutser tidig cancerscreening19. I detta protokoll undersökte vi skillnaderna mellan cancerframkallande och normala äggstocksvävnader genom att jämföra sammansättningen och funktionen av bakterier i dessa två vävnader.
Immunohistokemi färgning och 16S rRNA gen sekvensering utfördes för att bekräfta förekomsten av bakterier i äggstockarna. Skillnaderna och de förväntade funktionerna hos äggstocksbakterierna i cancer och icke-cancerösa äggstocksvävnader studerades. Resultaten visade förekomsten av bakterier i äggstocksvävnader. Anoxynatronum sibiricum och Methanosarcina vacuolata var relaterade till scenen och diagnos av äggstockscancer, respektive. Fyrtiosex betydligt olika KEGG-vägar som fanns i båda grupperna jämfördes.
Protocol
Representative Results
Discussion
Äggstockscancer har en anmärkningsvärd inverkan på kvinnors fertilitet25. De flesta äggstockscancerpatienter diagnostiseras i sena skeden, och 5-årsöverlevnaden är mindre än 30%18. Bekräftelse av bakterier i buken fasta inälvor, inklusive lever, bukspottkörtel och mjälte, har publicerats. Förekomsten av bakterier i övre kvinnliga reproduktiva systemet uppstår eftersom livmoderhalsen inte är innesluten2,3,…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes av Clinical Research Award av det första anslutna sjukhuset i Xi’an Jiaotong University, Kina (XJTU1AF-2018-017, XJTU1AF-CRF-2019-002), det stora grundläggande forskningsprojektet för naturvetenskap vid Shaanxi Provincial Science and Technology Department (2018JM7073, 2017ZDJC-11), det viktigaste forsknings- och utvecklingsprojekt för Shaanxi Provincial Science and Technology Department (2017ZDXM-SF-068, 2019QYPY-138), Shaanxi Provincial Collaborative Technology Innovation Project (2 017XT-026, 2018XT-002) och det medicinska forskningsprojektet för Xi’an Social Development Guidance Plan (2017117SF/YX011-3). Finansiärerna hade ingen roll i studiedesign, datainsamling och analys, beslut om publicering eller förberedelse av manuskriptet.
Vi tackar kollegorna vid institutionen för gynekologi vid xi’an jiaotonguniversitetets första anslutna sjukhus för deras bidrag till provtagningen.
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).
