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人肺腺癌和鱗狀細(xì)胞癌中環(huán)狀RNA的RNA-Seq分析

欄目:最新研究動(dòng)態(tài) 發(fā)布時(shí)間:2020-03-02
新興證據(jù)表明,環(huán)狀RNA(circRNA)在腫瘤中異常表達(dá),可以作為癌癥的預(yù)后標(biāo)志物......

導(dǎo)語:
   新興證據(jù)表明,環(huán)狀RNA(circRNA)在腫瘤中異常表達(dá),可以作為癌癥的預(yù)后標(biāo)志物。但是,circRNA在非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)中的表達(dá)模式和臨床意義仍然不清楚。在這項(xiàng)研究中,分析了10對肺腺癌(LUAD)和鱗狀細(xì)胞癌(LUSC)患者中核糖體RNA缺失和富集circRNA的RNase R消耗后環(huán)狀RNA的表達(dá)情況。從而探索circRNA在NSCLC中的重要診斷潛力。

技術(shù)路線:

1.人肺腫瘤及其鄰近的正常組織的收集與獲取
2.人肺腫瘤及其鄰近正常組織中的CircRNA分析
3.鑒定和驗(yàn)證LUAD和LUSC組織中差異表達(dá)的circRNA
4.circRNA的驗(yàn)證和定量,circRNA用于NSCLC診斷的潛在生物標(biāo)志物

研究結(jié)果:
1、人肺腫瘤及其鄰近正常組織中的CircRNA分析

   RNase R消化后,從NSCLC腫瘤及其相應(yīng)的正常組織中提取10對RNA樣品,進(jìn)行高通量RNA測序。在所有5個(gè)程序中總共發(fā)現(xiàn)了17,952個(gè)circRNA,其中近98.84%包含至少2個(gè)獨(dú)特的反向拼接reads(圖1a,附圖S1a)。可以觀察到,這些重疊的circRNA普遍存在于整個(gè)基因組區(qū)域(圖1b)。如圖1c所示,與篩選出的circRNA相對應(yīng)的將近60.8%的宿主基因可以產(chǎn)生至少2個(gè)circRNA。盡管無處不在整個(gè)基因組區(qū)域,但大多數(shù)circRNA都是從外顯子區(qū)域反向剪接的,主要(77.4%)由2-5個(gè)外顯子組成(圖1d)。此外,大多數(shù)circRNA的長度(91.7%)在200至1200個(gè)核苷酸之間(圖1e;附加文件2:表S5)。在這些篩選出的circRNA中,已經(jīng)在circBase數(shù)據(jù)庫中記錄了15,359個(gè),其中包含140,790個(gè)人類circRNA[5],因此2593個(gè)被認(rèn)為是新穎的(圖1f)。


2、鑒定和驗(yàn)證LUAD和LUSC組織中circRNA的差異表達(dá)
   比較NSCLC腫瘤中circRNA的表達(dá)與其相應(yīng)的正常組織中的circRNA的表達(dá),發(fā)現(xiàn)50個(gè)circRNA在LUAD組織中差異表達(dá),校正后的p值≤0.05,倍數(shù)變化≥2(圖2a,附加文件3:圖S2a)。使用相同的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn),觀察到172個(gè)circRNA在LUSC組織中具有明顯的差異表達(dá)(圖2a,附加文件3:圖S2b),并且26個(gè)circRNA在LUAD和LUSC組織中均差異表達(dá)(圖2b)。為了驗(yàn)證,使用跨越各自連接位點(diǎn)的F1 / R1特異性異源引物組對每個(gè)circRNA進(jìn)行PCR(圖2c和g,附加文件3:圖S3a和g)。PCR產(chǎn)物的Sanger測序結(jié)果證實(shí)了所有4個(gè)選定circRNA的反向剪接連接位點(diǎn)的存在(圖2d和h,附加文件3:圖S3b和h),與circBase一致。然后,我們使用不同的F2 / R2發(fā)散引物對每個(gè)circRNA進(jìn)行qPCR,其中F2穿過各自的circRNA連接位點(diǎn)。LUAD和LUSC組織中hsa_circ_ 0001821的上調(diào)和hsa_circ_0077837的下調(diào)首次在分析樣本中得到驗(yàn)證(圖2e和i),然后在獨(dú)立的患者樣本隊(duì)列中得到證實(shí)(圖2f和j)。同樣,已確認(rèn)hsa_circ_0001073和hsa_circ_0001495在NSCLC腫瘤中以亞型特異性模式異常表達(dá),即hsa_circ_0001073僅在LUAD組織中被下調(diào),而hsa_circ_ 0001495僅在LUSC組織中表現(xiàn)出較高的表達(dá)(其他文件3:圖S3c-f,il)。這些不同,circRNA的NSCLC亞型特異性失調(diào)表明了它們的亞型特異性生物學(xué)功能。


3、circRNA在NSCLC診斷中的潛在生物標(biāo)志物
   如圖3a和b所示,曲線下面積(AUC)可以將NSCLC與正常組織區(qū)分開,hsa_circ_0077837的曲線下面積為0.921(95%CI:0.868-0.975),而hsa_circ_0001821的曲線下面積為0.81(95%CI:0.797-0.929),暗示這兩種circRNA在NSCLC患者中具有較高的診斷潛力。另一方面,LUAD組織中hsa_circ_0001073的AUC為0.919(圖3c),LUSC組織中hsa_circ_0001495的AUC為0.965(圖3d),這意味著hsa_circ_0001073和hsa_circ_0001495已在NSCLC亞型中異常表達(dá)。這種特異性模式可以用作診斷生物標(biāo)志物,分別預(yù)測LUAD和LUSC。

總結(jié):
   在這項(xiàng)研究中,我們分析了NSCLC中circRNA的表達(dá),包括LUAD和LUSC腫瘤及其鄰近的正常組織,發(fā)現(xiàn)LUAD和LUSC組織不僅具有共同的差異表達(dá)模式,而且還具有獨(dú)特的circRNA表達(dá)特征。此外,ROC分析表明,hsa_circ_0077837和hsa_circ_0001821對NSCLC非小細(xì)胞肺癌患者具有診斷潛力,而hsa_circ_ 0001073和hsa_circ_0001495可作為NSCLC非小細(xì)胞肺癌病理亞型的生物標(biāo)志物。