IPA案例六——整合microRNA与mRNA寻找癌症转移调节因子

2017-11-22 17:36:50 来源:源资科技市场部

新闻摘要:microRNA通过干扰转录靶区的翻译或稳定性来调节基因表达。miRNA与mRNA之间的相互作用很可能是癌症发生和发展的重要过程。本文对肾透明细胞癌(ccRCC)有无转移患者数据对比分析差异表达的miRNA及mRNA之间进行分子网络挖掘。


背景
microRNA通过干扰转录靶区的翻译或稳定性来调节基因表达。miRNA与mRNA之间的相互作用很可能是癌症发生和发展的重要过程。本文对肾透明细胞癌(ccRCC)有无转移患者数据对比分析差异表达的miRNA及mRNA之间进行分子网络挖掘。


材料与方法
本文采用肾透明细胞癌ccRCC的16例转移患者和22例未确认转移患者的miRNA和mRNA表达谱芯片数据用来寻找肾透明细胞癌ccRCC中负相关的miRNA-mRNA关系。因此,本文主要使用Ingenuity Pathway Analysis(IPA)中的microRNA过滤模块(microRNA Target Filter)来优化预测miRNA的靶标mRNA。通过模块内独特的microRNA-mRNA的配对工具,能够寻找到miRNA与mRNA表达相反或相同的基因。由此得出的互作用结果可以在其他的肾透明细胞癌患者的样本中用RT-qPCR验证。由此预测的miRNA-mRNA互作则通过肾癌细胞系的miRNA的敲除或过表达来进行功能性实验验证。本文侧重讲解miRNA与mRNA数据集筛选过程。


数据分析过程:


结果:

 图一,上传miRNA数据后,使用microRNA Target Filter可以获得54个miRNA与13491个mRNA相配对。这些配对结果来自于TargerScan,TarBase,MIRecords等数据库收录的实验做出的结果或预测的结果。

  得到miRNA与mRNA后,再将差异mRNA的数据上传到IPA中,在microRNA Target Filter中与miRNA配对,获得的配对结果均仅来自于实验获得的数据。在结果内,选择仅来自实验做出的配对关系,并且该关系仅与人类癌症相关,如此得出32个miRNA与348个mRNA的配对关系。

 

图二,按照实验做出的结果,人类癌症的条件来筛选miRNA与mRNA表达相反的关系。由此得出32个miRNA与348个mRNA配对关系。

  在以上获得的miRNA-mRNA配对关系中,鉴定了三个miRNA:miR-146a-5p、mir-128a-3p,和miR-17-5p。这三个miRNA在原发肿瘤中表达上调,而在原发无转移的样本中表达下调,并且寻找到与之负相关的mRNA。

 

图三,3个miRNA与其作用mRNA之间的关系,绿色是在M1与M0内表达下调,红色为mRNA在M1与M0对比内表达上调。

  使用RT-qPCR对上述结果在其他的正常肾脏样本和癌症(转移vs非转移)样本中进行验证,发现miR-17-5p和miR-128-3p并没表现出显著的差异,而miR-146a-5p在癌症样本中则表现出非常显著的差异。并且miR-146a-5p在转移样本中比非转移样本中表达量更低,所以,之后的研究以miR-146a-5p为中心。

  在IPA的microRNA Target Filter中,miR-146a-5p有32个靶标mRNA。根据上面miR-146a-5p在转移与非转移癌症的相反的表达结果,寻找在转移样本中上调且非转移样本中表达值较低的mRNA,获得XCL8/IL8, UHRF1, BRCA1, MCM10,和CDKN3这五个基因。

 

图四,miR-146a-5p与其相关的5个靶标mRNA,绿色是在M1与M0内表达下调,红色为mRNA在M1与M0对比内表达上调。

  之后,在细胞系中对miR-146a-5p与其相关的5个靶标mRNA进行验证,确定miR-146a-5p及其靶标mRNA很可能能作为癌症转移的关键靶点。


结论
      使用Ingenuity Pathway Analysis(IPA)进行miRNA和mRNA配对分析,能够快速发现在不同样本中表达异常的miRNA与mRNA,进而能够寻找与癌症转移和非转移的相关的可能靶点,用于下一步的抗转移的研究。


参考文献
Wotschofsky Z, Gummlich L, Liep J, et al. Integrated microRNA and mRNA Signature Associated with the Transition from the Locally Confined to the Metastasized Clear Cell Renal Cell Carcinoma Exemplified by miR-146-5p. Guan X-Y, ed. PLoS ONE. 2016;11(2):e0148746. doi:10.1371/journal.pone.0148746.

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