Rak jelita grubego (CRC) jest główną przyczyną zgonów o wysokiej częstości występowania i śmiertelności na całym świecie1,2. Ze względu na mutacje i amplifikacje genów, komórki nowotworowe rosną bez kontroli proliferacyjnej, co przyczynia się do przeżycia komórek3, anti-apoptosis4, and cancer stemness5,6,7. W tkance nowotworowej heterogeniczność guza pozwala komórkom nowotworowym na adaptację i przetrwanie podczas leczenia terapeutycznego8. Nowotworowe komórki macierzyste (CSC), o wyższym wskaźniku samoodnawiania i pluripotencji niż zróżnicowane typy raka, są głównie odpowiedzialne za nawroty nowotworu9,10 i przerzutowe CRC11. CSC wykazują większą oporność na leki12,13,14 i właściwości antyapoptozowe15,16, dzięki czemu przeżywają chemioterapię nowotworową.
Tutaj, w celu zbadania potencjalnego mechanizmu macierzystego w wybranych komórkach macierzystych CRC, przeprowadzono sekwencję RNAseq w celu zbadania genów o zróżnicowanej ekspresji w sferoidach guza. Komórki rakowe mogą tworzyć sferoidy (zwane również guzami), gdy są hodowane w warunkach niskiej adherencji i stymulowane przez czynniki wzrostu dodane do hodowanej pożywki, w tym EGF, bFGF, HGF i IL6. Dlatego wybraliśmy komórki nowotworowe CRC HT29, które są odporne na chemioterapię ze wzrostem fosforylowanego STAT3 podczas leczenia oksaliplatyną i irynotekonem17. Ponadto HT29 wykazywał ekspresję wyższych markerów pnia podczas hodowli w opisanych warunkach hodowli. Model CSC oparty na HT29 wyrażał większe ilości receptora 5 sprzężonego z białkiem G bogatego w leucynę (LGR5) zawierającego powtórzenia18, specyficzny marker komórek macierzystych CRC19,20. Co więcej, CD133, uważany za ogólny biomarker nowotworowych komórek macierzystych, jest również wysoce eksprymowany w linii komórkowej HT29 21. Celem tego protokołu jest odkrycie grup genów sterujących w ustalonych nowotworach przypominających łodygi raka w oparciu o zestawy danych bioinformatycznych, w przeciwieństwie do badania pojedynczych onkogenów22. Bada potencjalne mechanizmy molekularne poprzez analizę RNAseq, a następnie dostępne analizy bioinformatyczne
.
Sekwencjonowanie nowej generacji to wysokoprzepustowa, łatwo dostępna i niezawodna metoda sekwencjonowania DNA oparta na pomocy obliczeniowej, używana do kompleksowego badania genów sterujących terapiami nowotworów23. Technologia ta jest również wykorzystywana do wykrywania ekspresji genów z odwrotnej transkrypcji wyizolowanej próbki RNA24. Jednak podczas badań przesiewowych za pomocą RNAseq najważniejsze geny, które mają być celem terapii, mogą nie mieć największej różnicy ekspresji między próbkami eksperymentalnymi i kontrolnymi. W związku z tym opracowano pewne bioinformatyki do klasyfikowania i identyfikacji genów na podstawie aktualnych zestawów danych, takich jak KEGG25, GO26,27 lub PANTHER28, w tym Ingenuity Pathway Analysis (IPA)29 i NetworkAnalyst30. Protokół ten pokazuje integrację RNAseq i NetworkAnalyst w celu szybkiego odkrycia grupy genów w wybranych sferoidach pochodzących z HT29 w porównaniu z rodzicielskimi komórkami HT29. Sugeruje się również zastosowanie tej metody do innych modeli chorób w celu odkrycia różnic w ważnych genach.
W porównaniu do badania ekspresji pojedynczych genów, technika wysokoprzepustowa zapewnia korzyści w łatwym znajdowaniu potencjalnych genów sterujących dla medycyny precyzyjnej nowotworów. Dzięki przydatnym zestawom danych, takim jak KEGG, GO lub PANTHER, można zidentyfikować określone geny na podstawie modeli choroby, szlaków sygnałowych lub określonych funkcji, co pozwala szybko skupić się na konkretnych, ważnych genach, oszczędzając czas i koszty badań. Podobna aplikacja jest używana w poprzednich badaniach14,18,31. W szczególności guz jest bardziej skomplikowany, ponieważ różne typy nowotworów wyrażają wyróżniające się geny i szlaki przetrwania i proliferacji. Dlatego protokół ten może wychwycić geny rozróżniające różne typy nowotworów w różnych okolicznościach. Istnieje potencjał znalezienia skutecznych strategii walki z nowotworami poprzez zrozumienie mechanizmu ekspresji określonych genów.