人内源性反转录病毒(HERV),它占据了人类基因组中的8%,保留稀缺编码能力,但一十万长末端重复序列(LTRs)。一个自定义的Affymetrix基因芯片的目的是找出个人赫尔维基因的表达,并用在前列腺癌组织的概念,为今后的临床研究证明。
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人内源性反转录病毒(HERV),它占据了人类基因组中的8%,保留稀缺编码能力,但一十万长末端重复序列(LTRs)。一个自定义的Affymetrix基因芯片的目的是找出个人赫尔维基因的表达,并用在前列腺癌组织的概念,为今后的临床研究证明。
前列腺特异性抗原(PSA)是用于临床使用的前列腺癌的主要诊断的生物标志物,但它缺乏特异性和敏感性,尤其是在低剂量值1。 "如何使用PSA"仍然是当前的问题,无论是对诊断为对应于血清2.5-10纳克/毫升的浓度不允许的癌症和非癌症2或病人随访取得了明显的分化灰色地带时作为手术后的PSA分析动力学参数可能会造成相当大的挑战,他们的实际应用3,4。另外,非编码RNA(ncRNA方法)正在成为人类癌症的关键分子,有潜力成为疾病的新型标志物, 如 PCA3在前列腺癌5,6和揭示肿瘤生物学的未知问题。此外,从2012年出版ENCODE项目的数据表明,不同类型的RNA覆盖约62%的根的青梅。而且,看来的转录调控基序的量为比对应于编码蛋白质的外显子1的至少4.5倍高。因此,人的内源性逆转录病毒(HERVs)的长末端重复序列(LTRs)构成了广泛推定/候选转录调节序列的,因为它是在感染性逆转录病毒它们的主要功能。 HERVs,它们扩散到整个人类基因组中,从种系内的祖先和独立的感染,随后复制粘贴扩展过程,并导致多拷贝的家庭占人类基因组的8%(注意,外显子跨越了基因组的2%的起源)。有些赫尔维位点仍表现已经与几个病症包括癌症7-10相关的蛋白质。我们设计了高密度微阵列,在Affymetrix公司形式,旨在以最佳表征个体赫尔维位点表达,以便更好地了解他们是否可以活动,如果他们驾驶的非编码RNA的转录或Modulate编码基因的表达。这个工具已经在前列腺癌字段( 图1)中得到应用。
人类内源性逆转录病毒(也称为HERVs)是我们整个基因组中传播。他们从生殖系内的祖先和独立的感染,其次是复制粘贴的传播过程,并导致多拷贝的家庭起源。今天,他们没有更多的传染性,但它们占据了人基因组的8%;作为比较点,外显子跨越了人类基因组的2%。从2012年出版ENCODE项目的数据表明,不同类型的RNA覆盖约62%的基因组,其中包括在间隔区的三分之一。此外,似乎的转录调控基序的量为比对应于编码蛋白质的外显子1的至少4.5倍高。 HERVs长末端重复序列(LTR)代表广泛的潜在的转录调控元件的,因为它是在感染性逆转录病毒它们通常的功能。从历史上看,除了少数位点表达的胎盘或睾丸,人们普遍认为,赫尔维是无声的,由于EPigenetic调节。因此,我们设计了高密度微阵列,在Affymetrix公司的形式,旨在以最佳表征个体赫尔维位点表达,以便更好地了解它们是否处于活动状态,如果他们驾驶lncRNA转录或调节编码基因的表达。该工具被称为HERV-V2的基因芯片集成了23,583赫尔维的探针,可以区分个人的LTR组成5,573截然不同的赫尔维元素,以及完整的和部分原病毒( 图2)。
诊断,评估和计划:
前列腺癌的诊断依据前列腺特异性抗原(PSA)的生物标志物在临床实验室,直肠指检评估前列腺形态学改变,最后由病理学家观察前列腺活检的用量。传统的癌症生物标志物,如PSA前列腺癌之间足够的特异性和敏感性的缺乏,已被广泛认可AF之三几十年的临床意义1。首先,提出了在前列腺11腺癌的诊断和治疗的PSA。这是后者建议癌症筛查和监测疾病12的发展。但是,仍然存在一个问题,经常问:"如何使用PSA"。 (I)对应于浓度血清2.5-10纳克灰色地带/毫升不允许被癌症和非癌症2之间作出了明确的差异;(二)两个大型队列研究招募成千上万的人在欧洲和美国未能前来关于筛查在疾病特异性死亡率13,14条款的有效性一个明确的结论;(三)分析术后PSA动力学参数,如PSA的间隙,PSA速度和倍增时间的,虽然简单的理论,可能会造成在实际应用中3,4相当大的挑战。我们可以预期,在未来几年,生物标志物的应用程序lications将支持观察等待和更多的还是依赖于肿瘤的表型较不积极治疗之间的一种临床选择。至于由病理学家提供的诊断,第一限制因素来自前列腺活检中有20%的假阴性诊断(许多癌症是由采样错过了)。第二个关注涉及以下的负1,这可能呈现的不利影响,需要额外的活检程序。
前列腺癌根治术是目前前列腺癌的标准治疗方法之一。所以建议在健康的患者,从45-65岁(格里森7至10)老化,特别是在积极的图案的情况下,多灶性肿瘤或可触知的肿瘤。它现在在我科采用机器人辅助手术完成。因为越来越多的证据表明,分子标记技术将在未来几年内最为重要的,我们决定向所有的患者参加一个节目前列腺的可能性组织库。更确切地说,对前列腺癌的分子扩大研究计划已经导致越来越要求获得高品质的新鲜肿瘤组织中前列腺切除标本。这项研究,特别是基因组学方法,要求高的DNA / RNA的质量大样本。需要的肿瘤和邻近的"非肿瘤'从同一患者的组织。处理和加工根治性前列腺切除术的建议,目的是确保确定阶段和边缘状态,从而可能进一步治疗和预后病理特征。任何新鲜组织抽样的方法,因此,不应影响随后的病理评估,以可以接受的诊断。前列腺的解剖肉眼很难和高度重视需要支付保证金的组织和包膜浸润:任何解剖前列腺银行应始终由经过培训的uropathologist根据同意进行D协议。医学院和国家医疗委员会的伦理委员会同意这些调查和知情同意的获得为包含在前列腺组织银行所有患者。
1。手术
一旦受术去除,保持前列腺置于冰上,直到由病理学家采取负责。
2。处理前列腺组织的
3。 RNA提取,纯化和质量控制
4。 WT-鼓掌RNA扩增
建议执行使用WT-OV扩增步骤振动性扩增试剂盒在最佳条件:
第1步:第一链cDNA合成从4.3 - 4.8。提到试剂由供应商简称如下:A1(第一链引物混合),A2(网络RST链缓冲液混合),A3(第一链酶混合物)。
| 试剂 | 量 |
|---|---|
| 第一链缓冲液混合(A2) | 5微升 |
| 多聚A RNA对照(1:25,000) | 0.5微升 |
| 第一链酶混合物(A3) | 0.5微升 |
步骤2:第二链cDNA合成从4.8 - 4.12。 B1(第二链缓冲液混合)和B2(第二链酶混合物)中提到的试剂均由供应商提供如下简称。
| 试剂 | 量 |
|---|---|
| 第二链缓冲液混合(B1) | 9.75微升 |
| 第二链酶混合物(B2) | 0.25微升 |
第3步:后第二链提升4.13 - 4.15。提到试剂由供应商简称如下:B1(第二链缓冲液混合),B3(反应增强酶混合物)。
| 试剂 | 量 |
|---|---|
| 第二链缓冲液混合(B1) | 1.9微升 |
| 反应增强酶混合物(B3) | 0.1微升 |
步骤4:单链cDNA(sscDNA)合成从4.16 SPIA程序-4.19。 C1(SPIA引物混合物),C2(SPIA缓冲液混合),C3(SPIA酶混合物)中提到的试剂均由供应商提供如下简称。
| 试剂 | 量 |
|---|---|
| 三亚凤凰国际机场缓冲区混合(C2) | 5微升 |
| 三亚凤凰国际机场 - 底漆混合(C1) | 5微升 |
| 三亚凤凰国际机场 - 酶混合物(C3) | 10微升 |
5。 sscDNA纯化和质量控制
6。 sscDNA碎片
| 试剂 | 量 |
|---|---|
| 10X一普 - 所有缓冲液加 | 3.6微升 |
| DNA酶I(0.2 U /μL) | 3微升 |
7。零散sscDNA的标签
| 试剂 | 量 |
|---|---|
| 5X末端转移酶反应缓冲液 | 14微升 |
| 氯化钴(25毫米) | 14微升 |
| DLR-1A(5毫米) | 1微升 |
| 末端转移酶(400 U /μL) | 4.4微升 |
8。杂交的赫尔维微阵列芯片
| 试剂 | 量 |
|---|---|
| 控制寡核苷酸B2(为3nM) | 3.3微升 |
| 20倍的真核杂交对照 | 10微升 |
| 2个杂交组合 | 100微升 |
| 99.9%的DMSO | 17.7微升 |
9。洗涤和染色
10。扫描
11。数据分析
转录组学研究的价值主要在于起始生物材料的质量。如果在最佳条件下进行提取RNA,该RNA完整性数(RIN)通常为7或更大( 图4A)。杂交2微克cDNA的Affymetrix公司的HERV-V2芯片上的需要意味着使用放大处理的。一个成功的扩增步骤导致一个钟形分布( 图4B)。然后,DNAse1碎片是为了杂交( 图4C)前大约100个核苷酸至均质化的cDNA大小分布进行的。杂交和扫描( 图4D)之后,图像的目视检查使能1,以检查是否在网格以及对准点( 图4E),如果杂交的控制是一致的( 图4F)。这个步骤也是有用的,以排除微阵列,其中气泡或错误在实验过程中发生的。
一旦芯片都通过质量控制( 图5)和归一化之后,5匹配对肿瘤和正常前列腺RNA样品从里昂肥皂水医院统计分析导致了207 HERV探针组的识别差异表达的值(p.val <0.05)( 图6A)。为了支持这些记录并对其进行前列腺特异性信息,35附加的匹配对取样(结肠癌,卵巢癌,睾丸癌,乳腺癌,肺癌和前列腺癌)加入到最终确定的分析和SAM-FDR程序(FDR = 20%) 44前列腺特异性赫尔维探针组。其中,最相关的10 HERV结构进行说明( 图6B)。进一步的临床研究将需要进行评估的灵敏度这些候选生物标志物和特异性的值。
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从诊所的整体过程如图1方案 (1:前列腺切除术的临床医师和组织准备由病理学家)板凳(2-6:样品制备,靶的制备,芯片加工),导致候选生物标志物的鉴定(7:生物运算的赫尔维微阵列分析)。从正常组织来源的核酸被描述为橙色,从肿瘤领域衍生的核酸包括正常(橙色)和肿瘤特异性(黑色)核酸的组合。 点击这里查看大图 。

图2概念和赫尔维-V2芯片的内容 :赫尔维序列从人类基因组中检索存储在一个所谓的HERV-gDB3数据库,则25 - 聚体候选探针之前被最终合成在阵列上通过专用的杂交建模程序(EDA +)(所得到的目标子区域被描绘为每个家庭)。 点击这里查看大图 。

图3。前列腺处理由病理学家(A)新鲜前列腺癌根治术标本被转移到实验室。 (BC)前列腺是染色(绿右侧,黑色的左侧)。 (D)的腺体上后侧大横截面。 ( 五)离开边缘完好,PIEC组织中的ES被从前列腺不同区域解剖。组织(F)芯体被放置在Eppendorf管中。 (G)的缝合线是用来关闭前列腺和防止压盖失真和手术切缘最小的中断。然后,前列腺癌根治术标本准备根据组织学分析通常的程序固定在福尔马林。 点击这里查看大图 。

核酸制备和杂交效率图4。质量控制 。 (A)+ RNA的完整性,(B)的cDNA扩增目标和(C)在杂交阶段使用零散的目标。钍ESE三个质量对照组与生物分析仪利用RNA纳米芯片和纳米真核生物意甲第二实验获得的。 ( 四)赫尔维-V2芯片杂交区域扫描后,(E)的左上角显示网格对齐控制的扩大和中心区域呈现斑点杂交对照(六)扩大的整体形象。 点击这里查看大图 。

图5。处理的信号 。 ( 一 )Affymetrix公司多聚腺苷酸秒杀式放大控制。多聚A控制沓,苏氨酸,苯丙氨酸和赖氨酸B.从成绩单枯草芽孢杆菌基因飙升的RNA样品中,并用来评估整体成功目标准备步骤。强度应在这些尖峰在控件之间递减的值进行检测,以确保有高和低表达的基因之间的WT-的Ovation扩增过程中没有偏差。 (二)Affymetrix公司穗杂交控制。这些目标从大肠杆菌中分离大肠杆菌和P1噬菌体的标记过程前飙升。从BioB,BIOC,BIOD和Cre重组酶增加值表明杂交的全面成功。 (C)强度RMA标准化后的芯片信号的分布。大多数与价值观的探针表现出信号的2比6(背景)下,显示的整体表达主要局限于某些特定的赫尔维位点。 点击这里查看大图 。
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图6的数据分析 。正常和肿瘤样本( 一 )分层聚类分析。和向下的正常和肿瘤样品中(蓝色)调节 - 使用欧几里德距离函数算法,分组探针组成向上(红色)分区聚类施加到标准化的表达值。 ( 二)选择确定为前列腺癌的候选生物标志物的前10赫尔维结构。对于每个赫尔维元素,相关的赫尔维家族,基因组坐标(NCBI 36/hg18)和赫尔维结构的简要说明中给出。 点击这里查看大图 。

图7。 的赫尔维剧目。(一 )人类基因组测序结果显示25,000个蛋白质编码基因(外显子,2%)和大量的转座因子,包括200,000的长末端重复序列(LTR)的反转录转座子(赫尔维,8%)。 ( 二)从赫尔维-V2芯片的内容外推和相关表达谱数据(79样品8正常与肿瘤的组织类型始发)表明,赫尔维剧目的三分之一是转录活性。 点击这里查看大图 。

图8的从芯片的信号的功能的解释 。 ( 一 )发起人的身份证明和表观遗传控制:U3的负信号(红棒,5'LTR) 与 R-U5正面的信号(蓝色探头,5'LTR)建议U3驱动的转录,通过不同的CpG甲基化(实心黑圈)U3的癌旁正常与肿瘤组织内容的支持。 (二)拼接策略:假定的3.1 kb的信封编码mRNA的表达只在肿瘤采用SD1/SA2拼接位点重叠的探测识别。 *与其他非胎盘组织的比较推断出来。 点击这里查看大图 。
在过去的10年中,大部分为尝试HERV表达测量都使用了RT-PCR技术,要么专注于某一特定位点20-24或基于的聚合酶基因的相对保护内赫尔维属25,26评估的一般趋势。此外,使用加上用于检测和量化HERV家庭27,28的表达低密度微阵列高度简并引物PCR扩增。为了跟踪一个家庭内的单个基因座的表达,方法的基础上的保守区结合随后的克隆和测序的PCR扩增使HML-2 29,30或HERV-E4.1 31家庭到转录活性的不同元件被识别。还通过克隆和测序步骤结束时,基因组重复表达监测技术,目的是查明确定主动HML-2特异性人孤零零的LTR重复发起人之一 32,33。我们先后开发了两代的高密度微阵列专用于赫尔维转录组的分析,引入适合重复的元素探测的设计方法,以减少家庭34,35内旁系同源分子之间的交叉反应。该赫尔维-V2芯片,针对2,690截然不同的HERV-W,HERV-H,HERV-E 4.1,赫尔维 - FRD,HERV-K HML-2和赫尔维-K HML-5系列的原病毒和2,883独奏的LTR,亮相的1718 HERV位点(图7A和B)在一个宽范围的组织35,以推定的前列腺癌生物标志物的鉴定中示出本文的表达。此外,在给定的轨迹中使用多个探针组的信息是关于它的转录调控。首先,在同一个U5正面1结合一个U3的负信号进行分类的LTR启动子,并且相反地U3正极和U5的负信号可以反映一个多聚腺苷酸化作用。因此,我们我dentified在广泛的组织35,并在此基础上的U3 U5由阵列提供二分信息326的LTR启动子,我们提出,并通过实验证实了一段选定的情况下,这种独立的转录是得到了甲基化依赖的表观遗传过程34( 图控制8)。其次,从如 LTR的检测信号, 插科打诨和env独立的探针或针对特定剪接点探针发出的信息是对前病毒拼接策略,就说明了在胎盘或睾丸肿瘤34 ERVWE1/Syncytin1表达谱。这表明,赫尔维特异性探针的选择过程是强大到足以支持组织相关的拼接战略的确定,尽可能高效率地用于传统的基因36( 图8)。
这种方法是第一次尝试,以确定个别赫尔维表达基因使用基于Affymetrix公司的技术,一个自定义的高密度微阵列。微阵列格式的明确优势破译HERV转录组包括(i)协调勘探几个HERV家庭及(ii)同时和独立分析不同区域的每个基因座的, 例如 。 U3和U5结构域独奏和原病毒的LTR,GAG或包膜的区域和可能的前病毒的结构相关联的拼接连接处,没有任何先验的HERV元件的功能。前景依赖于微阵列相关的生物运算工具注解的改进。这应该允许一个转换芯片信号转换成生物假说,如证明积极HERVs是否推动lncRNA转录或调节或多或少近端编码基因的表达。事实上,这样的假设是支持最近的研究,发现含有的V分量前列腺癌相关的非编码RNA转录物iral的ORF从HERV-K内源性逆转录病毒家族或部分的病毒LTR启动子区域37,以及2基因融合事件即HERV-K22q11-ETV1和HERV-K17-ETV 38,39。两者合计,整个转录组的方法结合LTR功能和拼接策略标识可以帮助破译的标记与赫尔维表达的触发组件慢性40,41和传染病42,43。
这项工作是由生物梅里埃SA,该收容所Civils里昂和法国公共机构OSEO(高级诊断为新的治疗方法,专门用于个性化医疗法国政府资助的计划)的支持。 PP,VC + +,GO,NM,和FM是生物梅里埃SA的员工。 PP,新墨西哥州和FM提交涵盖了本文的研究结果的专利申请。
我们感谢薛Montgiraud,朱丽叶·希门尼斯和Magali Jaillard和Bertrand Bonnaud对本赫尔维-V2协议的初始开发和优化的贡献。我们还要感谢哈德Haidous他在道德方面的考虑指导。
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Trizol | Invitrogen | 15596-026 | |
| RNA poly-A 对照原液 | Affymetrix | 900433 | |
| DNAse 1 | Promega | M6101 | 1,000 U (1 U/µl) |
| 末端转移酶 | Roche | 3333574001 | 400 U.包括酶和辅酶 (CoCl2)。 |
| DLR-1a | Affymetrix | 900542 | |
| 杂交 内部对照 B2 和 20 倍真核杂交对照 | Affymetrix | 900454 | |
| GeneChip 杂交、洗涤和染色 | Affymetrix | 900720 | 包括用于 30 次反应的预杂交混合物和 2 倍杂交混合物 |
| 10 倍单效缓冲液 PLUS | DEPC 处理水中的成分:100 mM Tris-乙酸盐 pH 7.5;100 mM 乙酸镁;500 mM 乙酸钾。 | ||
| RNeasy Mini kit | Qiagen | 74104 | RNA 纯化方案 |
| WT-Ovation RNA 扩增系统 | Nugen | 2210-24 | |
| QIAquik PCR 纯化试剂盒 | Qiagen | 28104 | |
| EQUIPMENT | |||
| 材料名称 | 公司 | 目录编号 | 备注 |
| Nanodrop 1000 | Thermo Scientific | ||
| GeneChip 扫描仪 3000 7G | Affymetrix | GS30007G | 可选:自动进样器 |
| GeneChip 流路工作站 450 | Affymetrix | FS450 | |
| GeneChip 杂交 640 烘箱 | Affymetrix | 640 | 包括 4 个 GeneChip 探针阵列载体 |
| 工作站装有 GeneChip作软件 (GCOS),包括 GeneChip 扫描仪 3000 高分辨率扫描贴片 | |||
| HERV-V2 芯片 | Affymetrix | 定制阵列。><有关微阵列的可用性(仅供研究使用),请联系: François Mallet Laboratoire Commun de Recherche Hospices Civils de Lyon-bioMérieux 医学诊断发现部 Centre Hospitalier Lyon Sud, Bâ地址 3F 69495, Pierre Bénite cedex France 电话:33 (0)4 72 67 87 85 电子邮件:francois.mallet@biomerieux.com | |
| HERV-V2 conception 专用数据库和注释 构建专用数据库,对属于 6 个 HERV 家族的基因组 HERV 序列进行分组, 已通过以下程序实现:(i) 从文献中选择每个 HERV 家族的最完整和最具代表性的序列并定义为原型序列 (图 2)。(ii) 参考其 LTR (U3/R/U5) 和内部部件 (gag/pol/env) 对 6 个原型进行了功能注释。(iii) 然后使用这些功能序列作为输入库应用 RepeatMasker 44。在至少 80% 同源性 (NCBI 36/hg18) 的基础上,在人类基因组上对所有相关序列进行全基因组搜索。(iv) 最后,通过该过程检索到的功能序列根据其基因组位置组装成不同的基因座,并最终在专用的 HERV 数据库中实现。这个名为 HERV-gDB3 的数据库包含 10,035 个单独的 HERV 位点35. 基因座特异性探针设计 从 HERV-gDB3 开始,首先生成了 25 聚体候选探针的重叠轨迹。然后使用 KASH 45 将每个候选探针与人类基因组比对,以评估交叉杂交潜力。后一种估计是由专门为此目的开发的模型执行的,称为 EDA+。简而言之,EDA+ 的原理是考虑 25 聚体靶标/探针杂交复合物中错配和间隙带来的不稳定性。选择表现出低交叉杂交风险的候选探针(即少量非特异性基因组靶标),最后组装成探针集。>> <> <<定制 HERV 基因芯片 定制 HERV 基因芯片集成了 23,583 个 HERV 探针集,可以区分 5,573 个不同的 HERV 元件, 由单独的 LTR、完全和部分前病毒组成 (图 2)。微阵列中还包括用于无偏倚扩增和杂交的标准 Affymetrix 对照探针。 | |||
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