مقالة منهجية

فك شفرة الإبيترانسكريبتوم: في سيليكو رؤى حول شبكة تنظيم m6A في سرطان الثدي

DOI:

10.3791/70545

⸱

يونيو 9, 2026

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Life Sciences, College of Science and General Studies, Alfaisal University, 2Department of Biological and Biomedical Sciences, Aga Khan University, 3College of Medicine, Alfaisal University, 4Affiliated Hospital of Hunan University, School of Biomedical Sciences, Hunan University

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يقدم هذا البروتوكول نهجا لإجراء تحليلات وراثية وجزيئية وتنبؤية لمنظمي تعديل m6A من خلال دمج ملفات الطفرات، وتغييرات عدد النسخ، والتعبير الجيني، والنتائج السريرية باستخدام مجموعات بيانات متاحة للجمهور من أطلس الجينوم السرطاني (TCGA)، ومشروع التعبير الجيني للأنسجة (GTEx)، ومنصات المصفوفات الدقيقة.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعد N6-ميثيلادينوزين (m6A) أكثر تعديلات الحمض النووي الريبي الداخلية وفرة في النسخ حقيقية النواة، ويلعب دورا حاسما في أيض الحمض النووي الريبي، والتعبير الجني، وتوازن الخلايا الداخلية. لقد أصبح اختلال تنظيم منظمي m6A، بما في ذلك "الكتاب" و"الممحاة" و"القراء"، مرتبطا بشكل متزايد ببيولوجيا السرطان؛ ومع ذلك، لا تزال أدوارهم الشاملة في سرطان الثدي غير مفهومة. الهدف الأساسي من هذه المقالة حول الطرق هو تزويد مبتدئي المعلوماتية الحيوية بإطار عمل خطوة بخطوة لاستخدام مجموعات بيانات السرطان المتاحة للجمهور لإجراء تحليلات الطفرات، وتقييم تغيرات التعبير الجيني، وفحص ارتباطها ببقاء المرضى. كدراسة حالة، تم تحليل منظمات m6A في سرطان الثدي باستخدام مجموعات بيانات من أطلس جينوم السرطان (TCGA)، ومشروع تعبير الجينوم-الأنسجة (GTEx)، ومنصات المصفوفات الدقيقة. تم تحليل ملفات النسخ بشكل منهجي لإظهار سير العمل لتقييم الأهمية التنبؤية لمكونات تنظيم m6A في سرطان الثدي. باستخدام هذا الإطار التحليلي، تم تحديد أنماط مميزة للتغيرات الجينية والتعبير التفاضلي بين منظمات m6A الرئيسية. ارتبطت عدة جهات تنظيمية، منها METTL14، CBLL1، YTHDC1، HNRNPC، HNRNPA2B1، وRBMX، ببقاء أفضل على قيد الحياة على قيد الحياة من المرضى، بينما ارتبطت YWHAG بضعف البقاء العام. توفر هذه الدراسة نظرة شاملة على جينوميات الأنظمة لجينات التنظيم m6A في سرطان الثدي مع إظهار سير عمل عملي وقابل للتكرار في المعلوماتية الحيوية عبر الويب. تعزز هذه النتائج فهم تنظيم الترطيحات في سرطان الثدي وتوفر أساسا لتطوير استراتيجيات تشخيصية وعلاجية جديدة قائمة على m6A.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمثل التعديلات الشفافة طبقة مهمة من تنظيم الجينات بعد النسخ وتساهم في عمليات خلوية متنوعة وحالات مرضية. من بين أكثر من 170 تعديلا على الحمض النووي الريبي تم تحديدها حتى الآن، يعد N6-ميثيلادينوزين (m6A) الأكثر انتشارا وتوصيفا في mRNA حقيقياتالنواة 1. يتم تركيبه بواسطة مجمعات "كاتب" مثل METTL3/METTL14، وإزالته بواسطة "ممحاة" مثل FTO وALKBH5، ويتم تفسيره بواسطة بروتينات "قارئة" مثل YTH وأعضاء عائلتي IGF2BP، حيث ينسق m6A ربط الحمض النووي الريبي (RNA)، واستقراره، ونقله، وترجمته، مما يؤثر على العمليات البيولوجية الرئيسية بما في ذلك التطور، والتمايز، واستجابة الإجهاد2،3.

تم الإبلاغ عن تغييرات في المكونات التنظيمية ل m6A عبر طيف واسع من الأورام الخبيثة4. في العديد من أنواع السرطان، يؤدي نشاط m6A الشاذ إلى الظهور الخبيث؛ على سبيل المثال، يعزز التعبير المرتفع ل METTL3 بدء وتقدم سرطان البروستاتا من خلال تعديل مسار القنفذ ومثيلة RNA بتقنية MYC 5,6. في البداية، تبين أن FTO متورط في تأثيرات مسرطية على سرطان الدم النخاعي الحاد، وأثبت أنه يدفع تقدم الورم في سرطانات الكبد والرئة والقولون والمستقيم 7,8,9,10. ومع ذلك، تم تحديد أدوار FTO وALKBH5 تعتمد على السياق توضح الطبيعة المزدوجة للتنظيم الذي يعبر عنه m6A، والذي يمكن أن يعزز كل من الإشارات المسرمة والقمعية للورم 11,12,13,14. كما تم العثور على قارئات M6A، بما في ذلك YTHDF1/2/3، وبروتينات الريبونوكليو النووية غير المتجانسة (hnRNPs)، وبروتينات ارتباط mRNA بعامل نمو شبيه بالأنسولين (IGF2BP1-3)، مرتبطة بتكوين السرطان 15,16,17.

في سرطان الثدي، تشير الأدلة المتزايدة إلى أن منظمات m6A غالبا ما تكون غير منظمة وقد ترتبط بأنواع الأورام الفرعية، وخصائص مناعية، والنتائج السريرية18,19. تشير الدراسات الميكانيكية المتعددة إلى أن METTL3 عامل مؤيد للأورام بشكل متكرر في سرطان الثدي. يمكن لتركيب m6A بوساطة METTL3 أن يثبت أو يعزز ترجمة النسخ التي تعزز التكاثر، والانتقال الظهاري-الميزنشيمي (EMT)، والنقائل، والمقاومة الكيميائية20. كما ثبت أن METTL3 يعزز تقدم سرطان الثدي من خلال استهداف Bcl-221. تم الارتباط ب ALKBH5 بتنظيم برامج الجذع السرطانية عبر NANOG وجزيئات أخرى مرتبطة بالجذع، لكن تأثيره قد يختلف حسب سياق الورم22.

مع استمرار توسع قائمة منظمي m6A في السنوات الأخيرة، هناك حاجة إلى تحديث حول كيفية اختلاط التنظيمات الجديدة في سرطان الثدي. يوفر الجدول 1 قائمة بمنظمات m6A التي تشمل الكتاب والقراء والممحاة لتعديل m6A. بالإضافة إلى ذلك، تم تحديد منظمات m6A جديدة، بما في ذلك LRPPRC وYWHAG، ذات تأثيرات على تقدم السرطان 23,24,25. لذلك، تم إجراء توصيف جيني وجزيئي شامل لجميع منظمات m6A المعروفة في سرطان الثدي باستخدام أدوات يمكن استخدامها من قبل باحثين ذوي خلفية معلوماتية حيوية محدودة.

هدف هذه المقالة من Methods هو تقديم بروتوكول معلوماتية حيوية قائم على المنصة خطوة بخطوة لتحليل منظمات m6A في سرطان الثدي باستخدام موارد الجينوميات السرطانية المتاحة للجمهور. باستخدام مجموعات بيانات من أطلس جينوم السرطان (TCGA) (www.cancer.gov/tcga)، ومشروع تعبير الأنسجة الجيني (GTEx)رقم 26، والمنصات التحليلية المعتمدة على الويب مثل cBioPortal وUCSC Xena، يوضح هذا البروتوكول سير عمل قابل للتكرار لتقييم الملفات الطفرية، وتغيرات تعبير الجينات، والارتباط ببقاء المرضى. يهدف هذا النهج المرئي والمتاح إلى تسهيل اعتماد تحليل بيانات الترطيبية من قبل الباحثين الجدد في المعلوماتية الحيوية للسرطان.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ملاحظة: قائمة الجينات التي ترمز منظمات المثيلة m6A، المصنفة ككتاب، وقراء، وممحاة، معروضة في الجدول 1. تم تضمين جميع الجينات المدرجة في التحليلات اللاحقة للطفرات وأنماط التعبير والبقاء العام. جميع البرامج والأدوات المستخدمة في هذه الدراسة مدرجة في جدول المواد.

1. تحديد التغيرات الجينية في منظمات m6A

  1. ادخل إلى cBioPortal لجينوميات السرطان. انتقل إلى موقع cBioportal الإلكتروني (www.cbioportal.org)27,28. من الصفحة الرئيسية، اختر علامة تبويب "الاستعلام" لبدء تحليل جديد.
  2. اختر دراسة السرطان المناسبة والدفعة.
  3. في شريط البحث "اختيار الدراسات للتصور والتحليل"، اكتب "سرطان الثدي الغازي" واختر "سرطان الثدي الغازي (TCGA، أطلس السرطان الشامل)".
  4. في الأسفل، اختر "الاستعلام حسب الجين".
    أمر حرج: تأكد من أن المجموعة المختارة (996 عينة) تتضمن بيانات الطفرات وتغيير عدد النسخ (CNA).
  5. حدد الاستعلام الجيني. في "إدخال الجينات"، أدخل رموز جين HUGO للقائمة الكاملة لمنظمي m6A قيد التحقيق.
    ملاحظة: يمكن إدخال الجينات كقائمة مفصولة بمسافات. تحت "اختيار الملفات الجينومية"، تأكد من التحقق من نوعي البيانات التاليين: الطفرات وتغييرات أرقام النسخ.
  6. تحت "اختيار مجموعة المرضى/الحالات"، اختر مجموعة العينات الافتراضية التي تتوافق مع المجموعة التي تحتوي على جميع الحالات المحددة.
  7. انقر على زر "إرسال استفسار" الأزرق.
  8. استرجاع وتفسير بيانات التغيير الجيني. عند التقديم، سيتم تحميل النتيجة في تبويب "الملخص". يوفر التصور المركزي ل "OncoPrint" نظرة فورية على التغيرات الجينية عبر جميع الجينات التي تم الاستعلام عنها في المجموعة، ويمكن تحميله.
  9. بجانب OncoPrint، ابحث عن مخطط "ملخص نوع السرطان". يوفر هذا تحليلا كميا للتغيرات عبر الأنواع الفرعية من سرطان الثدي.
  10. قم بإجراء تحليل شامل للسرطان. ارجع إلى الصفحة الرئيسية ل cBioPortal واختر "دراسات أطلس سرطان TCGA PanCancer" تحت تبويب "الاستعلام".
  11. في صندوق إدخال الجينات، أدخل نفس قائمة جينات منظم m6A.
  12. انقر على "إرسال استفسار" وفي صفحة النتائج، انتقل إلى تبويب "ملخص أنواع السرطان". هذا يوفر رؤية شاملة للسرطان.

2. تحليل النسخ المقارن لمنظمات m6A باستخدام UCSC Xena.

  1. الوصول إلى منصة UCSC Xena. انتقل إلى موقع UCSC Xena (https://xena.ucsc.edu)29.
  2. من الصفحة الرئيسية، انقر على زر "تشغيل زينا" للدخول إلى متصفح التحليل الرئيسي.
  3. في متصفح زينا، اضغط على "مجموعات البيانات".
  4. من بين مجموعات البيانات، اختر "TCGA TARGET GTEx". يحتوي هذا على بيانات RNA-Seq معالجة بشكل منتظم من الأنسجة الطبيعية لمشاريع TCGA وGTEx.
  5. في الصفحة التالية، انقر على "تصور".
  6. حدد متغير النمط الظاهري (مجموعة العينة). في "اختر المتغير الأول"، اختر "الفئة الرئيسية" في نوع البيانات الظاهري.
  7. انقر على "إلى المتغير الثاني". ثم، في نوع بيانات الجينوم، ضع علامة "تعبير الجينات" في مجموعة البيانات. أضف قائمة الجينات في مربع "إضافة جين أو موقع". انقر على "تم".
  8. تصور أنماط التعبير باستخدام خريطة حرارية.
  9. لفصل عينات الثدي (TCGA+GTEx) عن TCGA TARGET GTEx، اكتبي "Breast" واستخدمي خيار الفلتر لحفظ العينات.
  10. خريطة الحرارة الآن مرئية ويمكن تحميلها كملف PDF.
  11. توليد مخططات مربعية مقارنة للجينات الفردية. لقياس وتصور اختلافات التعبير لجين معين، استخدم "عرض كجدول بياني". باستخدام هذا الخيار، يمكن اعتبار البيانات كمخطط صندوق، ومخطط نقطي، ومخطط كمان، يقارن توزيع التعبير بين مجموعتي العينة.
  12. استخدم خيار "تحميل كملف PDF" لتحميل الرسوم البيانية.
  13. يمكن الحصول على الدلالة الإحصائية (قيمة p) بالنقر على "الإحصائيات".

3. تقييم الأهمية التنبؤية لمنظمات m6A باستخدام مخطط كابلان-ماير.

  1. الوصول إلى أداة مخطط كابلان-ماير. انتقل إلى موقع كابلان-ماير بلاتر (https://kmplot.com/analysis)30.
  2. من الصفحة الرئيسية، اختر علامة التبويب "سرطان الثدي" لبدء تحليل خاص بمجموعات بيانات سرطان الثدي.
  3. قم بتكوين استعلام الجين لجين واحد.
  4. في قسم الإدخال الأساسي، حدد موقع مربع "رمز الجين".
  5. أدخل الرمز الرسمي لجين منظم m6A ليتم تحليله (مثل METTL3).
    حرج: مباشرة أسفل مربع إدخال الجينات، حدد وفعل مربع الاختيار ل "أفضل مجموعة مجسات فقط في JetSet". هذا يضمن اختيار أكثر مسبار ميكروآراي موثوقية وتحديدا تلقائيا لجينك، مما يحسن جودة البيانات وقابليتها للتكرار.
  6. حدد معايير تحليل البقاء. في قسم "البقاء"، اختر "البقاء العام (OS)" كنقطة نهاية أساسية لهذا التحليل. ستستخدم الأداة تلقائيا بيانات 1880 مريضا من سرطان الثدي عند اختيار هذا الإعداد.
  7. تأكد من أن خيار "تقسيم المرضى حسب الوسط" مضبوط على "المتوسط". وهذا سيقسم المرضى إلى مجموعتين متساويتين؛ تعبير عالي وتعبير منخفض، بناء على القيمة الوسيطة للتعبير للجين المستعلم عبر جميع العينات.
  8. يمكن استخدام "عتبة المتابعة" لاختيار فترة المتابعة. تم اختيار 180 شهرا لهذه الدراسة.
  9. توليد وتفسير مخطط كابلان-ماير.
  10. انقر على زر "رسم مخطط كابلان-ماير".
  11. سيتم تحميل نافذة جديدة، تعرض منحنى البقاء.
  12. تفسير العناصر الرئيسية في الحبكة؛ يشير المحور X إلى الوقت بالشهور، ويشير المحور Y إلى احتمال البقاء الكلي، والخطان الملونان يمثلان منحنيات البقاء للمجموعات عالية التعبير (الأحمر) ومنخفضة التعبير (سوداء). يتم عرض قيمة P في الرتبة اللوغاريتمية، مما يشير إلى الدلالة الإحصائية للفرق بين منحنيين للبقاء.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المشهد الطفري لمنظمات مثيلة m6a في سرطان الثدي

في دراسة سابقة حول التحليل الجينومي لمجموعات بيانات TCGA، تم الإبلاغ عن طفرات متكررة في عدة جينات ترمز منظمات مثيلة الحمض النوويإلى 31. في هذه الدراسة، تم استخدام cBioPortal لتحليل مجموعة بيانات "سرطان الثدي الغازي (TCGA، أطلس PanCancer Atlas)" بهدف فحص ملفات الطفرات للجينات التي تشفر كتاب وقراء وممحيات مثيلة الحمض النووي الريبي m6A. كشف هذا التحليل عن تغيرات جينية متنوعة بين مرضى سرطان الثدي، حيث تفاوتت وت...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

توفر مقالة هذه الطريقة سير عمل شامل، متاح، ومتكامل للتحليل المنهجي متعدد الأوميكس والترجمة السريرية لأي توقيع جيني في أبحاث السرطان، كما تم إثباته هنا من خلال تحليل منظمات مثيلة الحمض النووي الريبي m6A في سرطان الثدي. من خلال دمج هذه المنصات العامة الرئيسية للمعلوماتية الحيوية، يمكن هذا النهج الباحثين من التقدم بكفاءة من اكتشاف الجينوم إلى الفرضيات ذات الصلة سريريا دون الحاجة إلى خبرة حسابية متقدمة.

القوة الأساسية لهذه المنهجية هي خط أنابيب التركيب النموذجي ال...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمت مراجعة أجزاء من هذا المخطوطة بمساعدة أدوات لغوية تعتمد على الذكاء الاصطناعي لتحسين الوضوح وسهولة القراءة. جميع المحتويات الجوهرية، والتفسيرات، والتحليلات، والاستنتاجات هي من نصيب المؤلفين فقط. نعلن أنه لا يوجد تضارب مصالح.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

لحسن الحظ، تم الاعتراف بمنحة من جامعة الفيصل (IRG 25450) إلى RM.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
cBioPortalمركز ميموري سلون كيترينج للسرطانhttps://www.cbioportal.org
التعبير الجيني للأنسجة (GTEx)اتحاد GTExhttps://gtexportal.org
مخطط Kaplan-Meierمعمل Gyorffy/A5 Genetics Ltdhttps://kmplot.com
أطلس الجينوم للسرطان (TCGA)المعهد الوطني للسرطان (NCI)https://www.cancer.gov/tcga
مستعرض UCSC Xenaجامعة كاليفورنيا سانتا كروزhttps://xenabrowser.net

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

m6A RNA m6A TCGA

مقالات ذات صلة