כאן מוצג פרוטוקול שבו משולבים כלים ביואינפורמטיים מרובים כדי לחקור את הפונקציות הביולוגיות של TMEM200A בסרטן. בנוסף, אנו גם מאמתים באופן ניסיוני את תחזיות הביואינפורמטיקה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
כאן מוצג פרוטוקול שבו משולבים כלים ביואינפורמטיים מרובים כדי לחקור את הפונקציות הביולוגיות של TMEM200A בסרטן. בנוסף, אנו גם מאמתים באופן ניסיוני את תחזיות הביואינפורמטיקה.
החלבון הטרנסממברנלי, TMEM200A, ידוע כקשור לסרטן אנושי ולחדירה חיסונית. כאן, הערכנו את הפונקציה של TMEM200A בסוגי סרטן נפוצים על ידי ניתוח מולטיומיקס והשתמשנו בתרביות תאי מבחנה של תאי קיבה כדי לאמת את התוצאות. ביטוי TMEM200A במספר סוגי סרטן בבני אדם הוערך באמצעות נתוני RNA-seq ממסד הנתונים UCSC Xena. ניתוח ביואינפורמטי גילה תפקיד פוטנציאלי של TMEM200A כסמן ביולוגי אבחוני ופרוגנוסטי.
תרביות של קווי תאי קיבה וסרטן תקינים גדלו TMEM200A הופל. רמות הביטוי של TMEM200A נמדדו באמצעות תגובת שרשרת כמותית בזמן אמת של פולימראז וכתמים מערביים. לאחר מכן נעשה שימוש במחקרי אובדן תפקוד במבחנה כדי לקבוע את תפקידי TMEM200A בהתנהגות הממאירה ובהיווצרות הגידול של תאי סרטן הקיבה (GC). כתמים מערביים שימשו להערכת ההשפעה של ההפלה על מעבר אפיתל-מזנכימלי (EMT) ומסלול איתות PI3K/AKT ב- GC. ניתוח ביואינפורמטי הראה כי TMEM200A באה לידי ביטוי ברמות גבוהות ב- GC.
התפשטות תאי GC עוכבה על ידי TMEM200A knockdown, אשר גם הפחיתה וימנטין, N-cadherin, וחלבוני Snai, ועיכבה זרחן AKT. נראה כי מסלול האיתות PI3K/AKT מעורב גם ברגולציה בתיווך TMEM200A של פיתוח GC. התוצאות המוצגות כאן מצביעות על כך TMEM200A מסדיר את המיקרו-סביבה של הגידול על ידי השפעה על החובש. TMEM200A עשוי להשפיע גם על EMT באמצעות איתות PI3K/AKT, ובכך להשפיע על המיקרו-סביבה של הגידול. לכן, בפאן סרטן, במיוחד GC, TMEM200A עשוי להיות סמן ביולוגי פוטנציאלי אונקוגן.
מחלת הסרטן התגלתה כבעיה מתמשכת בתחום בריאות הציבור המסכנת את בריאות האדם בעולם1בשל שיעורי התחלואה והתמותה הגבוהים ברחבי העולם, ומהווה נטל כלכלי ורפואי כבד על החברה2. התקדמות משמעותית בטיפול בסרטן הושגה בשנים האחרונות הודות לגילוי סמני סרטן3, וחוקרים פיתחו שיטות אבחון חדשניות ותרופות חדשות לטיפול בסרטן. עם זאת, לחלק מהחולים עם סרטן עדיין יש פרוגנוזות גרועות בגלל גורמים כגון עמידות לתרופות, תופעות לוואי של תרופות ורגישות כימית4. לכן, יש צורך דחוף בזיהוי סמנים ביולוגיים חדשים לבדיקות סקר וטיפול בסרטן בשלב מוקדם5.
חלבוני ממברנה הם חלבונים שיכולים להיקשר ולהשתלב בתאים ובקרומי אברונים6. ניתן לקבץ אותם לשלוש קטגוריות בהתאם לחוזק הקשירה לממברנה ומיקומם: חלבונים מעוגני שומנים, חלבונים אינטגרליים וחלבוני קרום היקפי 7,8. חלבון טרנסממברנה (TMEM) הוא חלבון קרום אינטגרלי המורכב לפחות מקטע טרנסממברנהאחד 9, העובר באופן מלא או חלקי דרך הממברנה הביולוגית.
למרות שמנגנוני הפעולה של חלבונים השייכים למשפחת TMEM אינם מובנים היטב, חלבונים אלה ידועים כמעורבים במספר סוגים של סרטן10. מספר חלבוני TMEM קשורים לפנוטיפים נודדים, מתרבים ופולשניים, והביטוי שלהם קשור לעתים קרובות לפרוגנוזה של המטופל11. לכן, בני משפחת TMEM הפכו למטרה למחקר. סקירה מקיפה של דיווחים קיימים על TMEM גילתה כי הם קשורים בעיקר לאיתות בין-תאיותוך-תאי 12, מחלות הקשורות למערכת החיסון וגידולים10. ל-TMEMs רבים יש גם פונקציות פיזיולוגיות חשובות, לדוגמה, תעלות יונים בקרום הפלזמה, הפעלת מסלולי העברת אותות, כמו גם תיווך של כימוטקסיס של תאים, הידבקות, אפופטוזיס ואוטופגיה10. לכן, שיערנו כי חלבוני TMEM עשויים להיות סמנים פרוגנוסטיים חשובים בגילוי וטיפול בגידולים.
ביטוי TMEM200A מוגבר באופן משמעותי בסרטן קיבה (GC). ביטוי גבוה יותר של TMEM200A13, שיש לו שמונה אקסונים ואורך מלא של 77.536 קילו-בתים בכרומוזום 6q23.1, נקשר לפרוגנוזה גרועה להישרדות כוללת (OS) במקרים של GC. עם זאת, השינויים בביטויו כמעט ולא דווחו במחקרים אונקולוגיים. מאמר זה משווה ומנתח את התועלת של TMEM200A כמטרה טיפולית וכסמן אבחוני גידול במחקרי סרטן שונים באמצעות מערכי נתונים שונים הזמינים לציבור. הערכנו את היעילות של TMEM200A כסמן ביולוגי פאן סרטני אבחוני ופרוגנוסטי וכן את רמות הביטוי שלו בסוגי סרטן שונים בבני אדם באמצעות נתוני RNA-seq ממסדי הנתונים UCSC Xena ו-TCGA, כמו גם על ידי תגובת שרשרת כמותית בזמן אמת של פולימראז (qRT-PCR) וכתמים מערביים.
ההשפעה של רמות ביטוי TMEM200A על שיעורי מוטציות, תהליכי ויסות, אבחון ופרוגנוזה של גידולים, חדירה חיסונית ואימונותרפיה נחקרה עוד יותר באמצעות שילוב של כלים חישוביים ואתרי מערכי נתונים. CBioPortal וקטלוג המוטציות הסומטיות בתאי סרטן (COSMIC) שימשו לבחינת מוטציות בשנת TMEM200A. אתרי האינטרנט Sangerbox ו-TISIDB שימשו כדי להבין כיצד TMEM200A משפיע על חדירה חיסונית. הכלי המקוון TISCH (Tumor Immune Single Cell Center) ומסד הנתונים CancerSEA שימשו לחקר תפקודו של TMEM200A. לבסוף, כדי להעריך את ההשפעה של TMEM200A על ההתנהגות הממאירה ותפקוד התפתחות הגידול של תאי GC, נערך ניסוי אובדן תפקוד במבחנה . בנוסף, בוצעה כתם מערבי כדי להעריך כיצד הפלה TMEM200A השפיעה על מסלול האיתות PI3K/AKT ועל המעבר האפיתל-מזנכימלי (EMT) ב- GC.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. מאגר המידע של אטלס גנום הסרטן (TCGA)
הערה: מסד הנתונים אטלס גנום הסרטן (TCGA) מכיל את נתוני הריצוף של גנים ברקמות גידול שונות14. נתוני RNA-seq ב- TCGA לחקר פורמטים של TMEM200A תעתיקים לחלק למיליון (TPM) חולצו מאתר UCSC Xena 15 (https://xenabrowser. net/datapages/) ו- log2 שהומר להשוואת ביטויים בין דגימות.
2. מסד הנתונים TIMER2.0
3. אטלס חלבונים אנושי (HPA)
4. מערך פלטפורמת מתילציית DNA של HumanMethylation450 Illumina Infinium
הערה: מערך פלטפורמת מתילציית DNA HumanMethylation450 Illumina Infinium שימש לאיסוף נתונים על מתילציה. אנו יכולים להעריך את רמות המתילציה של TMEM200A דנ"א באמצעות מסד הנתונים SMART (http://www.bioinfo-zs.com/smartapp/)18.
5. מסד הנתונים של UALCAN
6. קטלוג מוטציות סומטיות בתאים סרטניים (מאגר מידע קוסמי)
7. CBioPortal
8. כלי Sangerbox 3.0
9. מסד נתונים TISIDB
10. מסד הנתונים של TIDE
11. מאגר המידע של CancerSEA
12. כלי הרשת TISCH (ראשי תיבות של Tumor Immune One-Cell Center)
13. GeneMANIA
14. ניתוח העשרה תפקודית
15. ניתוח ההבדלים בפעילות הגנים
הערה: ניקוד TMEM200A בכל דגימת סרטן חושב באמצעות ssGSEA (Single sample gene set enrichment analysis)27, וניתוח דיפרנציאלי של פעילות גנים TMEM200A ברקמות סרטניות ובריאות בוצע עבור סוגי סרטן שונים.
16. מתאם קליני וניתוח פרוגנוזה הישרדותית
17. ניתוחי רגרסיה חד-משתניים ורב-משתנים של קוקס עם בניית חלקות יער
18. מודל פרוגנוסטי של סרטן קיבה המבוסס על ביטוי TMEM200A ומאפיינים קליניים
19. תרבית תאים והעברת siRNA של TMEM200A
הערה: תאי STAD HGC-27 אנושיים, תאי SGC-7901 ותאי אפיתל רירית קיבה אנושית GES-1 הושגו באופן מסחרי (ראה טבלת החומרים), קמו לתחייה, חוסנו במכון הזיכרון רוזוול פארק (RPMI) 1640 מדיום שלם (המכיל 10% נסיוב בקר עוברי בילוד ותערובת פניצילין 1%), וגודלו בתרבית ב 37 ° C ב 5% CO2 אינקובטור תרביות תאים. מדיום התרבות הוחלף כל 2-3 ימים. התאים במצב גדילה טוב חוסנו בלוחות של שש בארות לפי (2-3) × 105 תאים לכל באר.
20. תגובת שרשרת כמותית בזמן אמת של פולימראז
21. זיהוי כתם מערבי של ביטוי חלבוני רלוונטי
22. בדיקת CCK-8
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ביטוי TMEM200A בסוגי סרטן שונים
כפי שמודגם באיור 1, תחילה ניתחנו את רמות הביטוי הדיפרנציאליות של TMEM200A בסוגי סרטן שונים באמצעות מסדי נתונים שונים. ביטוי TMEM200A היה מוגבר בכולנגיוקרצינומה (CHOL), קרצינומה של תאי קשקש בראש ובצוואר (HNSC), קרצינומה של תאי כליות צלולים (KIRC), קרצינומה של תאי פפילרי של הכליה (KIRP), קרצינומה הפטוצלולרית (LIHC), STAD וקרצינומה של בלוטת התריס (THCA) בהשוואה לרקמות נורמליות סמוכות בהתבסס אך ורק על...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
TMEM200A שייך למשפחה של TMEMs החיונית לתאי סרטן להתרבות38. הביטוי המשתנה של TMEM200A בממאירויות שונות קיבל פחות תשומת לב, וחקירה פאן-סרטנית יסודית לוקה בחסר. עם זאת, עדויות ממשיכות להצטבר, ומראות כי משפחת החלבונים הטרנסממברנליים TMEM עשויה להיות חשובה בשמירה על תאי סרטן ממאירים באמצעות אינטראקציות עם מספר חלבונים, לדוגמה, הפעלה של TMEM16A Ca2+ מופעל Cl- ערוצים על ידי ROCK1/moesin מקדם גרורות BRCA39. לכן, בעבודה הנוכחית, הניתוחים שלנו ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין ניגודי עניינים.
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (82160550).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| נוגדן נגד AKT | Proteintech Group, Inc | 60203-2-IG | |
| נוגדן נגד E-cadherin | Proteintech Group, Inc | 20874-1-AP | |
| נוגדן נגד גליצרלדהיד 3-פוספט דהידרוגנאז (GAPDH) | Proteintech Group, Inc | 10494-1-AP | |
| נוגדן נגד N-cadherin | Proteintech Group, Inc | 22018-1-AP | |
| נוגדן נגד P-AKT | Proteintech Group, Inc | 66444-1-Ig | |
| נוגדן נגד חלזונות | Proteintech Group, Inc | 13099-1-AP | |
| נוגדן נגד וימנטין | Proteintech Group, Inc | 10366-1-AP | |
| AxyPrepMultisourceTotalRNAMini- ערכת הכנה | Suzhou Youyi Landi Biotechnology Co., Ltd | UEL-UE-MN-MS-RNA-50G | |
| BCA | Epizyme Biotech | ZJ101L | |
| CCK-8 מגיב | MedChemExpress | HY-K0301-500T | |
| סרום בקר עוברי (FBS) | CYAGEN BIOSCIENCES (GUANGZHOU) INC | FBSSR-01021 | |
| GAPDH primer | Sangon Biotech (Shanghai) Co., Ltd. | פריימר קדימה (5'-3'): TGACATCAAGAAGGTG GTGAAGCAG; פריימר הפוך (5'-3'): GTGTCGCTGTTGAAG TCAGAGGAG | |
| HighGene בתוספת ריאגנט טרנספקציה | ABclonal | RM09014P-HRP | |
| מצומד Affinipure Goat Anti-Mouse lgG (H+L) | Proteintech Group, Inc | SA00001-1 | |
| מצומד HRP Affinipure Goat Anti-Rabbit lgG (H+L) | Proteintech Group, Inc | SA00001-2 | |
| אפיתל רירית קיבה אנושית <תאים חזקים>GES-1 | Guangzhou Cellcook Biotech Co., Ltd. | ||
| תאי STAD HGC-27 אנושיים | Procell Life Science & טכנולוגיה ושות', בע"מ | ||
| תאי STAD אנושיים SGC-7901 Procell | מדעי החיים & טכנולוגיה ושות', בע"מ | ||
| MonAmp SYBR ירוק qPCR מיקס (ללא ROX) | מונה (סוג'ואו) ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | MQ10101S | |
| MonScript RTIII All-in-One Mix עם dsDNase | מונה (סוג'ואו) ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | MR05101M | |
| Omni-ECL Femto Light Chemiluminescence Kit | Epizyme Biotech | SQ201 | |
| PAGE ג'ל ערכת הכנה מהירה | Epizyme Biotech | PG111 | |
| פניצילין-סטרפטומיצין (Pen-Strep) | בייג'ינג Solarbio מדע & טכנולוגיה ושות', בע"מ | P1400-100 | |
| ממברנת פוליווינילידן דיפלואוריד (PVDF) Merck | KGaA | IPVH00010-1 | |
| מאגר חסימה מהירה ללא חלבון | Epizyme Biotech | PS108P | |
| RIPA פתרון ליזה | בייג'ינג Solarbio מדע & טכנולוגיה ושות', בע"מ | R0010 | |
| RPMI 1640 בינוני שלם | תרמו פישר סיינטיפיק | C11875500BT | |
| חלב דל שומן | קמפינה: | ||
| TBST | בייג'ינג Solarbio Science & טכנולוגיה ושות', בע"מ | T1082 | |
| מאגר טעינת החלבון | Epizyme Biotech | LT101S | |
| TMEM200A נוקדאון פלסמיד | MiaoLing Plasmid | ||
| TMEM200A primer | Sangon Biotech (Shanghai) Co., Ltd. | פריימר קדימה (5'-3'): AAGGCGGTGTGGTGGTTCG; פריימר הפוך (5'-3'): GATTTTGGTCTCTCTTTGTCACGGTT | |
| em>TMEM200A SiRNA1 | MiaoLing Plasmid | Forward Premer (5'-3'): ACAACTGATGATAAGACCAG; פריימר הפוך (5'-3'): TGTTGACTACTATTCTGGTC | |
| TMEM200A SiRNA2 | MiaoLing Plasmid | Forward פריימר (5'-3'): CGTGTGAATGTCAATGACTG; פריימר הפוך (5'-3'): GCACACTTACAGTTACTGAC | |
| TMEM200A SiRNA3 | MiaoLing פלסמיד | קדימה (5'-3'): ACAACCACAACATCTGCCCG; פריימר הפוך (5'-3'): TGTTGGTGTGTTTAGTAGACGGGC | |
| חלבון טרנסממברני 200A נוגדן | Proteintech Group, Inc | 48081-1 | |
| <חזק>ציוד | |||
| 2 חממת תרבית תאים | Haier Group | PYXE-80IR | |
| מכשיר אלקטרופורזה | Bio-RAD | ||
| מכשיר PCR כמותי פלואורסצנטי | Bio-RAD | ||
| אנזים רב תכליתי Labeler | Berthold |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.