Человека эндогенные ретровирусы (HERV), которые занимают 8% человеческого генома, сохранить скудные возможности кодирования, но сто тысяч длинные повторы терминала (л). Пользовательский Affymetrix микрочипов был разработан, чтобы определить индивидуальное выражение HERV локус и был использован на ткани рака простаты, как доказательство концепции для будущих клинических исследований.
Простат-специфического антигена (ПСА) является основным диагностическим биомаркеров рака предстательной железы при клиническом применении, но ему не хватает специфичность и чувствительность, особенно в низких дозах значений 1. 'Как использовать PSA "остается актуальным вопрос, как для диагностики, как серой зоне, соответствующей концентрации в сыворотке крови 2,5-10 нг / мл, которая не позволяет четкая дифференциация быть сделаны между раком и noncancer 2 или для последующей пациента -в качестве анализа послеоперационного PSA кинетические параметры могут представлять значительные трудности для их практического применения 3,4. Кроме того, некодирующие РНК (нкРНК) становятся ключевых молекул в рака у человека, с потенциалом, чтобы служить новые маркеры заболевания, например PCA3 при раке простаты 5,6 и выявить неохарактеризованных аспекты биологии опухоли. Кроме того, данные из ENCODE проекта опубликованной в 2012 году, показали, что различные типы РНК занимают около 62% от поколенияОме. Представляется также, что количество транскрипционных регуляторных мотивов, по крайней мере 4.5x выше, чем соответствующей белок-кодирующих экзонов. Таким образом, длинные концевые повторы (л) из эндогенных ретровирусов человека (HERVs) представляют собой широкий спектр предполагаемый / кандидатов транскрипционных регуляторных последовательностей, как это их основной функцией в инфекционных ретровирусов. HERVs, которые распространяются по всему геному человека, происходят из предков и независимых заболеваний в рамках зародышевой линии, после чего процессов распространения Copy-Paste и ведущих к MultiCopy семьи, занимающие 8% человеческого генома (обратите внимание, что экзоны охватывают 2% нашего генома ). Некоторые HERV локусы еще экспрессии белков, которые были связаны с несколькими патологиями, включая рак 7-10. Мы разработали высокой плотности микрочипов, в формате Affymetrix, стремясь оптимально характеризуют индивидуальное выражение HERV локусов, для того, чтобы лучше понять, могут ли они быть активным, если они едут ncRNA транскрипцию или мodulate кодирования экспрессию генов. Этот инструмент был применен в области рака простаты (рис. 1).
Человека эндогенные ретровирусы (также называемые HERVs) разбросаны по всей нашей генома. Они происходят из предков и независимых заболеваний в рамках зародышевой линии, после чего процессов распространения Copy-Paste и ведущих к многокопийных семей. не сегодня, они не более заразным, но они занимают 8% человеческого генома; как точку сравнения, экзоны охватывают 2% генома человека. Данные из ENCODE проекта опубликованной в 2012 году, показали, что различные типы РНК занимают около 62% генома, в том числе одну треть в межгенных. Более того, представляется, что количество транскрипционных регуляторных мотивов, по крайней мере 4.5x выше, чем соответствующей белок-кодирующих экзонов. HERVs длинных концевых повторов (LTR) представляют широкий круг потенциальных транскрипционных регуляторных элементов, так как это их обычная функция в инфекционных ретровирусов. Исторически сложилось так, кроме нескольких локусов выраженной в плаценте или яичка, было широко распространено мнение, что HERV молчат из-за ерigenetic регулирование. Поэтому мы разработали высокой плотности микрочипов, в формате Affymetrix, стремясь оптимально характеризуют индивидуальное выражение HERV локусов, для того, чтобы лучше понять, являются ли они активными, если они едут lncRNA транскрипцию или модулировать кодирования экспрессию генов. Этот инструмент окрестили HERV-V2 GeneChip объединяет 23583 Herv probesets и может различать 5573 отдельных элементов Herv состоящие из сольных LTRs а также полные и частичные провирусов (рис. 2).
Диагностика, оценка, и план:
Диагностика рака предстательной железы основывается на дозировке простатического специфического антигена (ПСА) биомаркеров в клинической лаборатории, пальцевого ректального исследования, чтобы оценить морфологическое изменение предстательной железы и, наконец, биопсии простаты наблюдаемые патологоанатома. Отсутствие достаточной специфичностью и чувствительностью среди обычных биомаркеров рака, таких как PSA для рака простаты, была широко признана афтер несколько десятилетий клинических проявлений 1. Первоначально PSA был предложен для диагностики и лечения аденокарциномы предстательной железы 11. Было предложено последний для скрининга рака и следить за развитием заболевания 12. Однако остается вопрос, который регулярно спросил: «как использовать PSA". (Я) серая зона, соответствующая концентрации в сыворотке крови 2,5-10 нг / мл не позволяет четкое различие быть сделаны между раком и noncancer 2; (II) две большие групповых исследований поступив сотни тысяч людей в Европе и США не смогли прийти к однозначному выводу о полезности скрининга с точки зрения заболевания конкретного смертности 13,14; (III) анализ послеоперационных PSA кинетических параметров, таких как PSA оформления, скорость ПСА и времени удвоения, хотя простой в теории, может быть связано со значительными проблемами в практической 3,4 приложения. Можно ожидать, что в ближайшие годы, биомаркеров Applications будет поддерживать клинический выбор между выжидательной тактики и более или менее агрессивных методов лечения в зависимости от фенотипа опухоли. Что касается диагноза, вынесенного патологоанатом, первый ограничивающим фактором приходит от 20% ложноположительных результатов диагностики в биопсий простаты (многие виды рака пропущенного путем отбора проб). Вторая проблема касается необходимости за дополнительную процедуры биопсии следующей отрицательной, которые могут представлять неблагоприятные последствия.
Радикальная простатэктомия настоящее время является одним из стандартных методов лечения рака предстательной железы. Предлагается у здоровых пациентов, старение от 45-65 лет, особенно в случае агрессивных шаблонов (Gleason 7 до 10), мультифокальной опухоли или опухоли ощутимое. В настоящее время делается в нашем отделе с помощью робота при содействии операции. Из-за растущей доказательства того, что молекулярные маркеры будут иметь первостепенное значение в ближайшие годы, мы решили предложить всем нашим пациентам возможность участия в программе для простатыткань банковская. Точнее, расширение программ молекулярные исследования на рак предстательной железы привели к увеличению потребности в доступе к высоким качеством свежих опухолевых тканей от простатэктомий. Это исследование, в частности геномные подходы, требовались большие образцы высокого качества ДНК / РНК. Опухолевая и прилегающие ', не опухолевые' ткани из того же пациента необходимы. Рекомендации по обращению и обработке радикальные простатэктомий предназначены для сохранения патологические особенности, которые определяют стадию и состояние маржи и тем самым потенциальную дальнейшее лечение и прогноз. Любой метод отбора проб ткани свежий, следовательно, не должны ставить под угрозу последующих патологических оценки, чтобы быть приемлемым для диагностики. Макроскопическая рассечение предстательной железы трудно и большое внимание должно быть уделено гарантийные тканей и капсульного вторжения: любой рассечение для банковских простаты следует всегда проводится обучение uropathologist согласно согласенд протокол. Комитет по этике медицинского факультета и государственной медицинской комиссии согласились этих исследований и было получено информированное согласие на все пациенты, включенные в банковской тканей простаты.
За последние 10 лет, большинство попыток для измерения экспрессии HERV использовали методы ОТ-ПЦР либо сосредоточиться на конкретной локуса 20-24 или на основании относительной сохранения генов загрязняющих чтобы оценить общие тенденции в HERV родов 25,26 . Кроме того, ПЦР амплификации с использованием вырожденных праймеров высоко в сочетании с низкой плотностью микрочипов, предназначенных для обнаружения и количественной оценки экспрессии HERV семей 27,28. Чтобы проследить выражение индивидуального локуса в семье, подходы, основанные на ПЦР-амплификации консервативных участков в сочетании с последующей клонирования и секвенирования включен транскрипционно активные различных элементов HML-2 29,30 или HERV-E4.1 31 семей в быть идентифицированы. Также заканчивая клонирования и секвенирования шагов, техника мониторинга экспрессии генома повторите целях выявления промоутеров среди повторов определенных активных HML-2 конкретные единичные л человека <sup> 32,33. Мы последовательно разработаны два поколения микрочипов высокой плотности, посвященные анализу HERV транскриптома, представляя методологии для многократного дизайна элемент зонда с целью минимизации перекрестных реакции между паралогических элементов внутри семьи 34,35. Чип HERV-V2, какие цели 2690 различных провирусов и 2883 сольные л на HERV-W, HERV-H, HERV-E 4.1, HERV-FRD, HERV-K HML-2 и HERV-K HML-5 семей, представила Выражение 1718 HERV локусов (7А и В) в широком диапазоне тканей 35, проиллюстрированных в данном документе по идентификации предполагаемых биомаркеров рака простаты. Кроме того, использование нескольких probesets на данном локусе является информативным о его регуляции транскрипции. Во-первых, U3 отрицательный сигнал в сочетании с U5 положительный классифицирует LTR в качестве промотора, и наоборот U3 положительные и отрицательные сигналы U5 может отражать роль полиаденилирования. Таким образом, мы, яdentified 326 промоутер л в широком диапазоне тканей 35, и на основе этого U3-U5 дихотомической информации, предоставленной массива, мы предложили и экспериментально подтверждена для некоторых отдельных случаях, что такая автономная транскрипции контролировалась метилирования зависимой эпигенетической процесса 34 (рис. 8). Во-вторых, обнаружение сигналов, например, от LTR, кляп и окр независимые probesets или выдается от зондов, направленных на конкретную сплайсинга является информативным о провирусного стратегии сплайсинга, о чем свидетельствует профиля экспрессии ERVWE1/Syncytin1 в плаценте или в опухолевой яичка 34. Это означает, что процесс отбора HERV специфическим зондом является достаточно прочным, чтобы поддерживать идентификацию ткани ассоциированных стратегии сплайсинга, так же эффективно, как и для обычных генов 36 (фиг. 8).
Этот метод является первой попыткой определить индивидуально Herv выражение локусиспользуя пользовательские высокой плотности микрочипов на основе технологии Affymetrix. Четко определенные преимущества формата микрочипов расшифровать Herv транскриптома, состоящую из (I) скоординированное исследование нескольких семей HERV и (II) одновременное и независимое анализ различных регионов для каждого локуса, например. U3 и U5 домены для соло и провирусная LTRs, кляп или окр регионов и возможных сплайсированных переходов, связанных с провирусная конструкции, не содержащие априори на функциональности HERV элемента. Перспективы полагаться на улучшение аннотации в микрочипов связанных biocomputing инструментов. Это должно позволить один для преобразования сигналов чип в биологические гипотез, например от того, подтвержденные активные HERVs ездить lncRNA транскрипцию или модулировать более или менее проксимального кодирования экспрессию генов. Действительно, такое предположение подтверждается недавними исследованиями, выявленных рак связаны ncRNA стенограммы простаты, содержащие компоненты VИРАЛ ОРС от HERV-K эндогенного семейства ретровирусов или части вирусного LTR промоторной области 37, а также двух событий слитый ген а именно HERV-K22q11-ETV1 и HERV-K17-ETV 38,39. Взятые вместе, весь этот подход транскриптома в сочетании с функцией LTR и идентификаций стратегии сплайсинга может помочь расшифровать маркер против компонентов запуска выражения HERV при хроническом 40,41 и инфекционных заболеваний 42,43.
The authors have nothing to disclose.
Мы благодарим Сесиль Montgiraud, Джульетт Хименес, Magali Jaillard и Бертрана Бонно за их вклад в начальной разработки и оптимизации протокола HERV-V2. Мы также хотели бы поблагодарить Хадер Haidous за его руководство по этическим соображениям.
Trizol | Invitrogen | 15596-026 | |
RNA poly-A control stock | Affymetrix | 900433 | |
DNAse 1 | Promega | M6101 | 1,000 U (1 U/µl) |
Terminal transferase | Roche | 3333574001 | 400 U. Including enzyme and coenzyme (CoCl2). |
DLR-1a | Affymetrix | 900542 | |
Hybridization internal controls B2 and 20x Eukaryotic Hybridization Control | Affymetrix | 900454 | |
GeneChip Hybridization, Wash and staining | Affymetrix | 900720 | Including PreHybridization Mix and 2x Hybridization Mix for 30 reactions |
10x One-Phor-All Buffer PLUS | Composition in DEPC-treated water: 100 mM Tris-acetate pH 7.5; 100 mM magnesium acetate; 500 mM potassium acetate. | ||
RNeasy Mini kit | Qiagen | 74104 | RNA cleanup protocol |
WT-Ovation RNA amplification system | Nugen | 2210-24 | |
QIAquik PCR purification kit | Qiagen | 28104 | |
EQUIPMENT | |||
Material Name | Company | Catalogue Number | Comments |
Nanodrop 1000 | Thermo Scientific | ||
GeneChip Scanner 3000 7G | Affymetrix | GS30007G | Optional: autoloader |
GeneChip Fluidics Station 450 | Affymetrix | FS450 | |
GeneChip Hybridization 640 Oven | Affymetrix | 640 | Includes 4 GeneChip Probe array carriers |
Workstation loaded with GeneChip Operating Software (GCOS) including the GeneChip Scanner 3000 High-Resolution Scanning Patch | |||
HERV-V2 chip | Affymetrix | Custom array. For microarray availability (for research use only), please contact: François Mallet Laboratoire Commun de Recherche Hospices Civils de Lyon-bioMérieux Medical Diagnostic Discovery Department Centre Hospitalier Lyon Sud, Bâtiment 3F 69495, Pierre Bénite cedex France Phone: 33 (0)4 72 67 87 85 Email: francois.mallet@biomerieux.com |
|
HERV-V2 conception Dedicated database and annotations The construction of a dedicated database, grouping genomic HERV sequences belonging to 6 HERV families, has been achieved by the following procedure: (i) the most complete and representative sequence of each HERV family was selected from the literature and defined as a prototype sequence (Figure 2). (ii) The 6 prototypes were functionally annotated with reference to their LTR (U3/R/U5) and internal parts (gag/pol/env). (iii) RepeatMasker 44 was then applied using these functional sequences as input libraries. A genome-wide search of all related sequences was performed over the human genome on the basis of a minimum 80% homology (NCBI 36/hg18). (iv) Finally, the functional sequences retrieved by this process were assembled into distinct loci on the basis of their genomic location and eventually implemented in a dedicated HERV database. This database, called HERV-gDB3, contains 10,035 individual HERV loci35. Locus-specific probes design Starting from HERV-gDB3, overlapping tracks of 25-mer candidate probes were firstly generated. Each candidate probe was then aligned against the human genome using KASH 45 in order to assess the cross-hybridization potentialities. This latter estimation was performed by a model developed specifically for this purpose and referred to as EDA+. Briefly, the principle of EDA+ is to take into account the instability brought by mismatches and gaps in a 25-mer target/probe hybridization complex. Candidate probes exhibiting low cross-hybridization risks (i.e. a low number of non-specific genomic targets) are selected and lastly assembled into probesets. Custom HERV GeneChip microarray The custom HERV GeneChip integrates 23,583 HERV probesets and can discriminate 5,573 distinct HERV elements, composed of solo LTRs, complete and partial proviruses (Figure 2). The standard Affymetrix control probes for unbiased amplification and hybridization were also included in the microarray. |