Name: 식도 편평 세포 암종에 대한 개요서 개발 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-12T12:50:00.000+00:00
Duration: 3 min 36 s
Description: 배우세요 GEO 2R과 생물정보학 도구를 활용하여 식도 편평 세포 암종에서 차등 발현 유전자를 식별하는 방법을. 이 연구는 암의 분자 변화를 이해하고 새로운 진단 및 치료 전략 개발에 기여합니다.

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<meta charset="utf8"></head><body>식도암 연구에서 마이크로어레이 데이터를 분석하기 위한 파이프라인

<table><tbody><tr><td>NCBI-PUBMED</td><td>NCBI</td><td></td> https://ncbi.nlm.nih.gov/pubmed <td>섹션 1을 참조합니다. 문헌 검색에 필요</td></tr><tr><td>인터넷 시설과 웹 브라우저가 있는 노트북/맥북 또는 개인용 컴퓨터.</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>g:프로파일러</td><td>ELIXIR 인프라</td><td>https://biit.cs.ut.ee/gprofiler/gost</td><td>섹션 4.10 참조. GO:MF, GO:BP 및 GO:CC 유</td></tr><tr><td>전자 발현 옴니버스</td><td>NCBI</td>의 농축에 필요 <td>https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/</td> <td>섹션 3.1 참조. 마이크로어레이 연구 데이터베이스</td></tr><tr><td>GEO2R</td><td>NCBI</td> <td>검색에 필요https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/geo2r/</td> <td>섹션 3.2 참조. GEO2R 도구를 사용하여 데이터를 분석하는 데 필요</td></tr> Google <tr><td></td><td>https://www.google.com</td><td></td> 섹션 <td>1.1 참조. 문헌 검색에 필요</td></tr><tr><td>HGNC</td><td>HGNC는 인간 게놈 기구(HUGO)의 위원회입니다</td> <td>https://www.genenames.org</td><td>DEGs&nbsp의 공식 유전자 기호를 알아야 하는 섹션 6.1을 참조합니다.</td></tr><tr><td>HPRD</td><td>생물정보학 연구소, 방글루루</td><td>&nbsp; http://hprd.org</td><td>단백질 구조에 대한 정보를 위해 필요한 섹션 5.1을 참조합니다&nbsp;</td></tr><tr><td>OMIM&</td><td>nbsp; 존스 홉킨스 대학교, 볼티모어 http://www.omim.org/entry</td><td></td><td>특정 유전자의 OMIM ID를 아는 데 필요한 섹션 8.1 참조 / DEG</td></tr><tr><td>Pangloss 프로그램</td><td>Chris Seidel이 개발</td>한 프로그램 <td>http://www.pangloss.com/seidel/Protocols/venn.cgi</td><td>섹션 4.9 참조. 벤 다이어그램 생성에 필요</td></tr><tr><td>서던 캘리포니아</td><td></td> <td>대학의 PANTHER Thomas 연구실http://www.pantherdb.org/geneListAnalysis.do</td><td>섹션 4.10을 참조합니다. GO:MF, GO:BP 및 GO:CC</td></tr><tr><td>ShinyGO&nbsp</td>의 강화에 필요;<td>사우스다코타 주립대학교</td><td>http://bioinformatics.sdstate.edu/go</td><td>섹션 4.10을 참조합니다. 염색체에 DEG 할당에 필요</td></tr></tbody></table>

식도 편평 세포 암종에 대한 개요서 개발

Development of Compendium for Esophageal Squamous Cell Carcinoma

예를 들어, GEO 등록 GSE161533는 ESCC에서 차등적으로 탐색된 유전자를 연구하는 데 사용되었습니다. 분석의 대표적인 결과는 그림 3에 나와 있습니다. GEO2R은 두 그룹의 실험 대상자 간에 크게 다른 사건을 식별하는 데 유용한 화산 플롯을 생성합니다. 화산 플롯은 y축에 -log10 변형 유의성(p-값)을 표시하고 x축에 fold changes(log2 transformed fold change 포함)를 사용하여 전체 유전자 분포를 표시하며(그림 3A), 차등적으로 발현되는 유전자를 시각화하는 데 유용합니다. 강조된 유전자는 0.05의 기본 adj. p-value cut-off에서 유의하게 다르게 발현됩니다(파란색 = 하향 조절, 빨간색 = 상향 조절).
평균 차이(MD) 그림은 로그2 폴드 변동 대 를 표시합니다. 평균 Log2 발현 값이며 차등적으로 발현되는 유전자를 시각화하는 데 유용합니다. MD-plot에서 log2 가 fold로 변환된 유전자는 y축에서 변화하고 x축에서 평균값 발현을 기록합니다(그림 3B). 강조 표시된 유전자는 0.05의 기본 adj. p-value cutoff(파란색 = 하향 조절, 빨간색 = 상향 조절됨)에서 유의하게 다르게 발현됩니다. 화산 도표는 한 번에 두 가지 처리의 정보만 표시한다는 점에서 MA 도표와 동일한 문제에 직면합니다21.
또한 UMAP(Uniform Manifold Approximation and Projection)22 를 사용하여 ESCC와 정상 샘플 간의 관련성을 평가했습니다(그림 3C). 대부분의 샘플이 해당 범주에 속했지만 정상 샘플에서 두 개의 ESCC 샘플이 발견되었습니다.
GEO2R은 데이터 세트의 발현 밀도를 효과적으로 보여주는 2D 대화형 발현 밀도 플롯(그림 3D)을 제시했습니다. 이 플롯은 DEG에 정규화가 필요한지 여부를 확인하는 데 유용합니다. 이 플롯에서 y축은 밀도를 나타내고 x축은 ESCC(녹색)와 보통(보라색) 모두에 대한 강도를 나타냅니다.
ESCC 및 정규분포를 포함한 여러 샘플에 걸친 값의 분포가 상자 그림에 표시되었습니다. 이러한 분포는 샘플이 실제로 미분 발현 분석에 적합한지 여부에 대한 힌트를 제공합니다. 중앙값 중심 값은 데이터가 정규화되고 교차 비교됨을 명확하게 나타냅니다(그림 3E).
식별된 유전자는 p &lt; 0.05 및 fold-change 기준에 따라 필터링됩니다. 변경되지 않은 유전자(&lt;2.0-&gt;0.50 사이의 접힘 변화)는 분석에서 제거되었습니다. 더욱이, 이전에 발표된 연구와 비교했을 때, 발견된 일반적인 유전자는 514개에 불과하지만, 얻어진 유전자의 고유 수는 1193개이다. GEO2R을 사용하여 고유한 유전자를 식별하면 중복을 줄이는 데 도움이 될 뿐만 아니라 개요서를 풍부하게 하는 데 도움이 될 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
DEG의 일부 목록은 표 1에 언급되어 있으며, DEG의 전체 목록은 보충 파일 1에 나와 있습니다. 상향 조절된 유전자 중 일부는 MMP1 8,23,24, MMP1223,25, SPP1 8,26, POSTN9 및 VCAN 8,27과 같은 세포외 기질에 속합니다. 표 1에 열거된 다른 유전자 중에는 CMPK2, AURKA28,29, CHEK127 및 CDK130이 상향 조절되고 EMP127, PTK631,32, GPX327, DPT33, FHL134,35 및 CRNN 8,36이 포함됩니다 정상 상피에 비해 ESCC에서 하향 조절됩니다. POSTN(페리오스틴)은 ESCC에서 상향 조절되었으며 식도 선암의 경우에도 보고되었습니다. ESCC에 대한 이전 연구에서는 POSTN 단백질 발현이 기질 영역뿐만 아니라 종양 세포에서도 관찰되었다고 보고했는데, 이는 종양-미세환경 9 사이에 상호 작용이 있음을 시사합니다. 페리오스틴은 주로 중간엽 세포에서 분비되는 단백질로, 조골세포의 조절, 접착 및 분화뿐만 아니라 상처 복구에 중요한 역할을 합니다. 또한 페리오스틴은 배아위망상공회의소(ESCC)를 포함한 다양한 암에서 종양 진행 및 전이와 관련이 있습니다. 연구에 따르면 페리오스틴은 암 및 종양 혈관 신생에서 상피-중간엽 전이(EMT)에 관여하여 종양의 세포 이동, 운동성, 접착 및 전이성 세포 성장을 촉진합니다. 식도의 전암성 상태인 바렛 식도(Barrett's esophagus)에서는 정상 식도 조직과 비교하여 페리오스틴(periostin)을 암호화하는 유전자인 POSTN의 상당한 상향 조절이 있습니다37. 식도의 염증성 질환인 호산구성 식도염에서는 페리오스틴 mRNA와 단백질 발현 수준이 정상 식도 상피에 비해 상향 조절됩니다. 마찬가지로, ESCC에서 POSTN은 유전자 발현 분석에서 11배 상향 조절되는 것으로 밝혀졌습니다9. 이러한 결과는 POSTN이 ESCC 및 기타 암에 대한 잠재적인 바이오마커 역할을 할 수 있음을 시사합니다. 또한, 뼈 전이가 있는 유방암 환자에서 혈청 POSTN 수치가 증가한 것으로 보고되었으며, 이는 POSTN이 ESCC 환자의 혈청에서 잠재적인 전이성 바이오마커로 추가 조사될 수 있음을 반영합니다. 전반적으로 POSTN은 종양 진행에 중요한 역할을 하는 것으로 보이며 암 진단, 예후 및 치료에 대한 잠재적인 임상적 영향을 미칠 수 있습니다.
개별 염색체에 대한 DEG의 염색체 분포는 유전자의 최대 수가 염색체 1-6 및 X에서 발생했음을 보여줍니다(그림 4). ShinyGO 기반 경로 분석은 DEG 분석 시 여러 가지 중요한 경로가 나타나는 것을 보여주었습니다. 그 중 일부는 IL-17 신호 경로, 단백질 소화 및 흡수, ECM-수용체 상호 작용, TNF 신호 경로, 톨 유사 수용체 신호 경로, 케모카인 신호 경로, 사이토카인-사이토카인 수용체 상호 작용, 알코올 간 질환, 암의 microRNA, 암의 전사 조절 장애, 세포 주기 및 ESCC의 NONO 유사 수용체 신호 경로입니다. 또한 DEG의 GO 항 강화는 g: Profiler 분석을 사용하여 수행되었습니다. 분자 기능(GO: MF), 세포 구성 요소(GO: CC) 및 생물학적 과정(GO: BP)에 대한 다양한 GO 용어가 강화되었습니다(그림 5). 이러한 GO-용어 목록은 표 2에 제공되어 있습니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65480/65480fig01.jpg"> 
그림 1: GEO2R 프로그램을 사용하여 유전자 발현 옴니버스에서 사용할 수 있는 식도 편평 세포 암종에 대한 연구 처리를 위한 개략도 .상향 조절된 유전자(DEG) 또는 차등 조절 분자(DEM)의 식별과 관련된 여러 단계가 스키마에 표시되었으며, 상향 조절된 경우 폴드 변화 &gt;2.0배 및 p &lt; 0.05, 하향 조절된 경우 &lt;0.5 및 p-값&lt;0.05를 기반으로 하는 DEG에 대한 선택 기준을 포함합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65480/65480fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65480/65480fig02.jpg"> 
그림 2: 공개적으로 사용 가능한 다른 리소스를 사용하여 사용할 수 있는 식도 편평 세포 암종에서 차등적으로 조절되는 유전자에 대한 추가 정보를 찾기 위한 개략도 . 또한 정보 DEG는 임상 환경에서 추가 검증 및 평가를 위해 DEG를 선택해야 하는지 결정하는 데 중요합니다. 별칭 추출, 공식 유전자 기호, 염색체 위치/유전자 위치, OMIM, 도메인/모티프, 단백질의 분비 특성 및 단백질 수준에서 검증에 적합한 항체의 가용성과 같은 정보는 다양한 온라인 리소스에서 얻을 수 있습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65480/65480fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65480/65480fig03.jpg"> 
그림 3: ESCC와 정상 간의 DEG 식별을 위해 GEO2R 프로그램을 사용한 GEO 등록 GSE161533 사용한 연구 분포. GEO2R 프로그램은 (A) y축에서 -log10 변환된 유의성(p-값)으로 유전자 분포를 나타내는 화산 플롯, x축에서 fold changes(log2 변환된 fold change 포함), (B) 차등적으로 발현된 유전자를 시각화하기 위해 log2 fold change 대 average log2 발현 값을 표시하는 MD-plot plot, (C) UMAP(Uniform Manifold Approximation and Projection)은 샘플의 유형에 따른 분리를 보여주고, (D) 발현 밀도 플롯은 미분 발현 분석 전에 데이터의 정규화를 확인할 때 보완하며, (E) 데이터의 정규화가 상호 비교 가능함을 나타내기 위해 샘플 전체의 중앙값 중심 값을 보여주는 상자 플롯. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65480/65480fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65480/65480fig04.jpg"> 
그림 4: ShinyGO 농축 도구를 사용한 다양한 염색체 자리의 DEG 분포. (A) 현재 연구 와 이전에 발표된 연구를 비교하기 위해 벤 다이어그램을 생성하여 고유한 유전자를 식별했습니다. (B) 게놈의 다른 염색체에 대한 DEG의 분포. (C) ShinyGO 기반 농축 분석을 사용한 DEG에 대한 경로 농축. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65480/65480fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65480/65480fig05.jpg"> 
그림 5: g: Profiler를 사용하여 표적 유전자의 GO 용어 농축을 설명하기 위한 맨해튼 플롯. 차등적으로 발현된 유전자는 g: Profiler로 분석하고 GO 용어로 농축(MF: molecular function; BP : 생물학적 과정; CC: 세포 구성 요소) 및 Reactome 경로(REAC), WiKi-Pathways(WP), 전사 인자(TF) 및 microRNA 표적 염기(MIRNA)에 걸친 KEGG 경로는 맨해튼 플롯에 그래픽으로 표시되었으며, 여기서 x축은 범주별로 색칠된 GO 기능 용어입니다. 각 색상 점은 GO 항을 나타냅니다. y축은 조정된 -log10p-값을 보여줍니다. ESCC에 대해 통계적으로 유의한 GO 항은 x축에 표시됩니다. MF : 분자 기능; BP: 생물학적 과정; CC: 세포 구성 요소; 미르나: 마이크로RNA; HP: 인간 표현형(Human Phenotype). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65480/65480fig05large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
표 1: ESCC에서 차등적으로 발현된 유전자의 일부 목록. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65480/65480_Table%201.xlsx" target="_blank">이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>
표 2: g: Profiler를 사용한 ESCC의 GO-term 강화. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65480/65480_Table%202.xlsx" target="_blank">이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>
보충 파일 1: ESCC에서 차등적으로 발현된 유전자의 전체 목록. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65480/Supple%20Table-1.pdf" target="_blank">이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>

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