Name: 肺腺癌に関連する原発性シェーグレン症候群:潜在的な一般的な病原性メカニズムの調査と実験的検証 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-09-20T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 21 s
Description: 学ぶバイオインフォマティクス解析と実験的検証により、原発性シェーグレン症候群と肺腺腺癌の共通する病原性メカニズムを探索する。GEOデータベースとRソフトウェアを用いた遺伝子発現プロファイルの解析手法を習得できる。

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<meta charset="utf8"></head><body>原発性シェーグレン症候群と肺腺がんを結びつける主要な分子標的

<table><tbody><tr><td>3色染色済みタンパク質マーカー</td><td>Epizyme</td><td>WJ103</td><td>ウェスタンブロット</td></tr><tr><td>抗体希釈バッファー</td><td>Epizyme</td><td>PS119</td><td>ウェスタンブロット</td></tr><tr><td>BCAタンパク質定量キット</td><td>Epizyme</td><td>ZJ101</td><td>ウェスタンブロット</td></tr><tr><td>Cytoscape 3.7.1 ソフトウェア</td><td>National Institute of General Medical Sciences (NIGMS), National Institutes of Health (NIH)</td><td>Version 3.7.1.</td><td>生物学的ネットワーク解析と可視化のためのオープンソースソフトウェア</td></tr><tr><td>ECL Luminous Fluid</td><td>Epizyme</td><td>SQ203</td><td>Western Blot</td></tr><tr><td>Electrophoresis Buffer</td><td>Epizyme</td><td>PS105S</td><td>Western Blot</td></tr><tr><td>GraphPad Prism 10.0</td><td>GraphPad</td><td>Version 10.0</td><td>Data analysis</td></tr><tr><td>HRP-conjugated Goat anti-Rabbit IgG (H+L) (AS014)</td><td>abclonal</td><td>AS014</td><td>Western Blot</td></tr><tr><td>JAK2 Antibody</td><td>Cell Signaling Technology</td><td>3230T</td><td>ウエスタンブロット</td></tr><tr><td>マウスIL-1&β;ELISAキット</td><td>北京&nbsp;4A&nbsp;Biotech Co., Ltd</td><td>CME0015</td><td>ELISA</td></tr><tr><td>Mouse IL-6 ELISA Kit</td><td>Beijing&nbsp;4A&nbsp;バイオテック株式会社</td><td>CME0006</td><td>ELISA</td></tr><tr><td>ホスファターゼ阻害剤カクテル (100回)</td><td>Epizyme</td><td>GRF102</td><td>Western Blot</td></tr><tr><td>Phospho-JAK2 (Tyr1007/1008) 抗体</td><td>細胞シグナル伝達技術</td><td>3776S</td><td>Western Blot</td></tr><tr><td>Phospho-STAT3 (Tyr705) 抗体</td><td>細胞シグナル伝達技術</td><td>9145S</td><td>Western Blot</td></tr><tr><td>Protease Inhibitor Cocktail (100回;)</td><td>Epizyme</td><td>GRF101</td><td>ウェスタンブロット</td></tr><tr><td>タンパク質フリー迅速ブロッキングバッファー (5回;)</td><td>Epizyme</td><td>PS108</td><td>ウェスタンブロット</td></tr><tr><td>PVDF メンブレン</td><td>ミリポア</td><td>IPVH00010</td><td>ウェスタンブロット</td></tr><tr><td>R</td><td>Foundation for Statistical Computing</td><td>該当なし</td><td>データ解析、可視化、機械学習アプリケーションに使用される統計解析ソフトウェアおよびプログラミング言語</td></tr><tr><td>ラジオ免疫沈降アッセイ</td><td>Epizyme</td><td>PC101</td><td>ウェスタンブロット</td></tr><tr><td>逆転写システム</td><td>Promega</td><td>A3500</td><td>PCR</td></tr><tr><td>SDS-PAGE</td><td>Epizyme</td><td>LK303</td><td>Western Blot</td></tr><tr><td>SDS-PAGE Protein Loading Buffer (5回;)</td><td>Epizyme</td><td>LT103</td><td>ウェスタンブロット</td></tr><tr><td>STAT3 抗体</td><td>細胞シグナル技術</td><td>9139S</td><td>ウェスタンブロット</td></tr><tr><td>SYBR グリーンリアルタイム PCR マスターミックス</td><td>東洋紡</td><td>QPK-201</td><td>PCR</td></tr><tr><td>TBST (10回;)</td><td>Epizyme</td><td>PS103</td><td>ウェスタンブロット</td></tr><tr><td>ウェスタンブロット転写バッファー (10回;)</td><td>Epizyme</td><td>PS109</td>ウェ<td>スタンブロット</td></tr><tr><td>&β;-アクチン抗体</td><td>アブクローン</td><td>AC026</td><td>ウェスタンブロット</td></tr></tbody></table>

肺腺癌に関連する原発性シェーグレン症候群:潜在的な一般的な病原性メカニズムの調査と実験的検証

Primary Sjogren's Syndrome Associated with Lung Adenocarcinoma: Probing the Potential Common Pathogenic Mechanisms and Experimental Verification

23348個の遺伝子in GSE84884(pSS)から合計3290個のDEGが同定され、そのうち2659個のアップレギュレーション遺伝子と631個のダウンレギュレーション遺伝子が含まれていました(図1A)。GSE51092(pSS)については、11409の遺伝子から合計3290のDEGが同定され、そのうち667のアップレギュレーション遺伝子と587のダウンレギュレーション遺伝子が含まれていました(図1B)。GeneCardsデータベースでは、卵巣pSS関連のDEGを102例取得し、スクリーニング基準の相関スコアは≥20であった。GEO と GeneCards から取得した pSS 関連 DEG の統合と重複排除により、453 個の DEG (PSS-DEG) が得られました。25440個の遺伝子in GSE32863(LUAD)から合計7154個のDEGが同定され、これには3934個のアップレギュレーション遺伝子と3220個のダウンレギュレーション遺伝子が含まれていました(図1C)。GSE75037(LUAD)では、25440の遺伝子から合計11235のDEGが同定され、これには6125のアップレギュレーション遺伝子と5110のダウンレギュレーション遺伝子が含まれていました(図1D)。GeneCardsデータベースは600の卵巣LUAD関連DEGを取得し、スクリーニング基準の相関スコアは≥20でした。GEO と GeneCards から取得した LUAD 関連 DEG の統合と重複排除により、7478 個の DEG (LUAD-DEG) が得られました。pSS-DEGとLUAD-DEGの間で合計233の共有DEG(PSS-LUAD-DEG)を選択し、ベン図を使用して視覚化しました(補足表1 および 図1E)。
KEGG経路の濃縮解析に関して、同定されたpSS-LUAD-DEGの上位10の有意なシグナル伝達経路は、疾患関連シグナル伝達経路を除去した後の代謝経路に関連していました。具体的には、これらの経路には、PI3K-Aktシグナル伝達経路、MAPKシグナル伝達経路、サイトカイン-サイトカイン受容体相互作用、ネクロプトーシス、アクチン細胞骨格の調節、FoxOシグナル伝達経路、NOD様受容体シグナル伝達経路、細胞老化、Th17細胞分化、およびJAK-STATシグナル伝達経路が含まれます(図2A)。 図2Bに示すように、上位10のKEGGシグナル伝達経路とpSS-LUAD-DEGを視覚化しました。
pSS-LUAD-DEGのGO濃縮分析により、ウイルスに対する応答、自然免疫応答、ウイルスに対する防御応答、共生生物に対する防御応答、ウイルスプロセスの制御、ウイルスライフサイクルの制御、ウイルスプロセスの負の制御、ウイルスゲノム複製の負の制御、 ウイルスゲノム複製の調節、抗ウイルス自然免疫応答;生物学的プロセス(BP):膜の側、原形質膜の外側、細胞外マトリックス、外部カプセル化構造、コラーゲン含有細胞外マトリックス、コラーゲン三量体、膜ラフト、膜マイクロドメイン、原形質膜ラフト、カベオラ;分子機能(MF):サイトカイン受容体結合、サイトカイン活性、シグナル伝達受容体調節活性、腫瘍壊死因子受容体スーパーファミリー結合、シグナル伝達受容体活性化因子活性、腫瘍壊死因子受容体結合、受容体リガンド活性、タンパク質ホモ二量体化活性、膜貫通受容体プロテインキナーゼ活性、プロテインキナーゼ活性。
PPI ネットワークは、99 のノードと 466 のエッジで構成されていました(図 4A)。PPIネットワークで学位が高い上位20の遺伝子は、STAT3、STAT1、TP53、TNF、IL6、IFNG、EGFR、ISG15、CCNA2、IL10、JAK2、MX1、IL1B、IFIT1、AKT1、SMAD3、ASPM、CCNB2、NUSAP1、CEP55で、ハブ遺伝子として機能します(図4B)。
ROC曲線解析を行い、20のハブ遺伝子の診断精度を評価しました(図5)。STAT3、STAT1、TP53、TNF、IL6、IFNG、EGFR、ISG15、CCNA2、IL10、JAK2、MX1、IL1B、IFIT1、AKT1、SMAD3、ASPM、CCNB2、NUSAP1、CEP55 の ROC 曲線の曲線下面積 (AUC) 値は、0.543、0.840、0.724、0.892、0.965、0.529、0.721、0.763、0.933、0.784、0.836、0.648、0.936、0.689、0.662、0.548、0.960、0.939、0.934、および 0.953 の GSE32863 (図 5A、D)、GSE75037は0.620、0.811、0.676、0.878、0.955、0.546、0.642、0.765、0.945、0.759、0.804、0.625、0.938、0.753、0.641、0.540、0.958、0.945、0.908、0.941です(図5B、E)。また、検証セットGSE31210(図5C、F)の場合、AUC値は0.505、0.676、0.819、0.688、0.863、0.540、0.720、0.665、0.814、0.562、0.766、0.661、0.806、0.528、0.607、0.652、0.906、0.927、0.910、および0.898でした。IL6、CCNA2、JAK2、IL1B、ASPM、CCNB2、NUSAP1、CEP55のAUC値は&gt;0.7であり、8つすべてが診断上の意義を持っていることが示唆された。
BALB/cマウスおよびNOD/Ltjマウスの肺組織では、少量の炎症誘発性因子IL-6およびIL-1βの発現のみが検出された。PM2.5による刺激後、IL-6およびIL-1βの発現は有意に増加し、NOD/LtjマウスではBALB/cマウスと比較して顕著な上昇が観察されました(図6)。
PM2.5刺激後、BALB/cマウスとNOD/Ltjマウスの肺組織では、JAK2/STAT3の発現レベルは有意に変化しませんでした。しかし、p-JAK2とp-STAT3のレベルは大幅に増加しました。NOD/Ltjマウスは、PM2.5刺激後にBALB/cマウスと比較して、p-JAK2およびp-STAT3の発現が有意に高かった(図7)。
PM2.5刺激後、ASPMとNUSAP1のmRNA発現はBALB/cマウスとNOD/Ltjマウスの両方で有意に変化しませんでしたが、CCNA2、CCNB2、CEP55のmRNA発現は増加しました(図8)。特に、CCNA2、CCNB2、およびCEP55のmRNA発現は、PM2.5刺激後のBALB/cマウスと比較して、NOD/Ltjマウスで有意に高かった。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67421/67421fig01.jpg"> 
図1:DEGの火山地図とベン図(A)GSE84844の火山地図。(B)GSE51092の火山地図。(C)GSE32863の火山地図。(D)GSE75037の火山地図。(E) pSS-DEGとLUAD-DEGのベン図。アップレギュレーションされた遺伝子は赤で着色されています。ダウンレギュレーションされた遺伝子は緑色で着色されています。略語:pSS =原発性シェーグレン症候群;LUAD =肺腺癌;DEGs = 差次的に発現する遺伝子。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67421/67421fig01large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67421/67421fig02.jpg"> 
図2:pSS-LUAD-DEGsのKEGG経路濃縮 (A)pSS-LUAD-DEGsのTOP10 KEGG濃縮マップ。(B)TOP10 KEGGシグナル伝達経路とpSS-LUAD-DEGとの関連。略語:KEGG = 京都遺伝子・ゲノム百科事典;pSS = 原発性シェーグレン症候群;LUAD =肺腺癌;DEGs = 差次的に発現する遺伝子。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67421/67421fig02large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67421/67421fig03.jpg"> 
図3:pSS-LUAD-DEGのGOエンリッチメント分析。 略語: GO = Gene Ontology;pSS = 原発性シェーグレン症候群;LUAD = 肺腺癌;DEGs = 差次的に発現する遺伝子。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67421/67421fig03large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67421/67421fig04.jpg"> 
図4:pSS-LUAD-DEGのPPIネットワーク。 (A)PPIネットワークの視覚化。網掛けが赤くなるほど、ノードの接続性が強いことを示します。(B)PPIネットワークで学位が高い上位20の遺伝子。略語:PPI =タンパク質間相互作用;pSS = 原発性シェーグレン症候群;LUAD =肺腺癌;DEGs = 差次的に発現する遺伝子。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67421/67421fig04large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67421/67421fig05.jpg"> 
図5:ハブ遺伝子のROC曲線解析。 (A-F)GSE32863、GSE75037、およびGSE31210のハブ遺伝子のROC曲線解析。略語:ROC =レシーバーの動作特性。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67421/67421fig05large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67421/67421fig06.jpg"> 
図6:マウス肺組織の炎症誘発性因子に対するPM2.5の影響。 (A)各群のマウス肺組織におけるIL-6の発現。(B)各群のマウス肺組織におけるIL-1βの発現。a. 空白のコントロールグループ。b. pSSグループ;c. PM2.5グループ;d. pSS-PM2.5グループ * p &lt; 0.05 空白の対照群と比較; # p &lt; 0.05 pSS グループと比較; Δ p &lt; PM2.5 グループと比較して 0.05 です。略語:PM2.5 =粒子状物質2.5。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67421/67421fig06large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67421/67421fig07.jpg"> 
図7:マウス肺組織のJAK2/STAT3シグナル伝達経路に対するPM2.5の影響。 (A)各群のマウス肺組織におけるp-JAK2、JAK2、p-STAT3、STAT3、およびβ-アクチンの発現。(B)各群のマウス肺組織におけるp-JAK2/JAK2の比率。(C)各群のマウス肺組織におけるp-STAT3/STAT3の比率。a. 空白のコントロールグループ。b. pSSグループ;c. PM2.5グループ;d. pSS-PM2.5グループ * p &lt; 0.05 空白の対照群と比較; # p &lt; 0.05 pSS グループと比較; Δ p &lt; PM2.5 グループと比較して 0.05 です。略語:PM2.5 =粒子状物質2.5。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67421/67421fig07large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67421/67421fig08.jpg"> 
図8:PM2.5がマウス肺組織のLUAD関連遺伝子に及ぼす影響(A)各群のマウス肺組織におけるCCNB2 mRNAの発現。(B)各群のマウス肺組織におけるCCNA2 mRNAの発現。(C)各群のマウス肺組織におけるASPM mRNAの発現。(D)各群のマウス肺組織におけるNUSAP1 mRNAの発現。(E)各群のマウス肺組織におけるCEP55 mRNAの発現。a. 空白のコントロールグループ。b. pSSグループ;c. PM2.5グループ;d. pSS-PM2.5グループ* p &lt; 0.05 空白の対照群と比較;# p &lt; 0.05 pSS グループと比較。Δ p &lt; PM2.5 グループと比較して 0.05 です。略語:PM2.5 =粒子状物質2.5。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67421/67421fig08large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
補足表1: pSS-DEG と LUAD-DEG の間で選択された共有 DEG (pSS-LUAD-DEG) のリスト。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67421/Supplementary%20Table%201.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
補足コーディングファイル1: DEG をフィルタリングするための R コード。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67421/DEGs_R_code.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>

This study aimed to probe the potential common pathogenic mechanisms linking primary Sjogren's syndrome (pSS) and lung adenocarcinoma (LUAD) through ...

primary-sjogren-s-syndrome-associated-with-lung-adenocarcinoma

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