通过下一代小RNA测序揭示慢性非细菌性前列腺炎中的microRNA表达谱

MicroRNA expression profile in chronic nonbacterial prostatitis revealed by next-generation small RNA sequencing.

作者信息Li Zhang, Yi Liu, Xian-Guo Chen, Yong Zhang, Jing Chen, Zong-Yao Hao, Song Fan, Li-Gang Zhang, He-Xi Du, Chao-Zhao Liang
PMID30604696
发布时间2019-07
DOI10.4103/aja.aja_97_18

实验完整度

包含动物模型建立(角叉菜胶注射)、组织学验证(HE、IHC)、血清IFN-γ检测、miRNA测序及qRT-PCR验证,但缺乏多层级(如细胞、类器官)和体内功能验证。

主要模型

Wistar大鼠角叉菜胶诱导的慢性非细菌性前列腺炎模型

重点核对

模型建立:8周龄雄性Wistar大鼠,随机分为BC、NS、CAR三组,每组3只,前列腺腹叶注射50 μl 5%角叉菜胶或生理盐水 组织学验证:HE染色观察炎症细胞浸润,IHC检测COX-2表达 血清IFN-γ水平:ELISA检测,CAR组显著升高(44.11 ± 1.22 pg/ml) miRNA测序:使用HiSeq 2500平台,每组3个样本,数据经miRBase、Rfam等数据库比对 qRT-PCR验证:选取10个差异miRNA进行验证,使用U6作为内参,2^-ΔΔCt法计算相对表达

摘要

微小RNA(miRNA)被认为参与慢性非细菌性前列腺炎(CNP)的发病起始和进展;然而,CNP中失调miRNA的全面表达谱、相关信号通路和核心机制尚未完全阐明。在本研究中,通过向前列腺内注射角叉菜胶建立CNP大鼠模型。随后,进行下一代测序以探索CNP中的miRNA表达谱。进行基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)生物信息学分析,以揭示富集的生物过程、分子功能和细胞组分及信号通路。结果,在空白对照(BC)、生理盐水注射(NS)和角叉菜胶注射(CAR)组的前列腺组织中分别注释了1224、1039和1029个已知miRNA(每组n=3)。其中,鉴定出84个(CAR vs BC)和70个(CAR vs NS)表达水平显著差异的miRNA。与先前报道的各种炎症性疾病中表达改变的miRNA相比,CNP中大多数失调的miRNA,如miR-146b-5p、miR-155-5p、miR-150-5p和miR-139-5p,显示出相似的表达模式。此外,生物信息学分析富集了丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、环磷酸腺苷(cAMP)、内吞作用、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)和叉头盒O(FoxO)信号通路。这些通路均参与免疫应答,表明免疫系统在CNP起始和进展中的关键调节作用。我们的研究提供了差异表达miRNA及其包含靶基因的潜在调控网络的全局视图,这可能有助于识别miRNA在免疫调节中的新机制以及CNP的有效靶向治疗诊断。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
慢性非细菌性前列腺炎(CNP)中miRNA的表达谱及其潜在调控网络和信号通路是什么?
核心机制
差异表达miRNA可能通过调控MAPK、cAMP、内吞作用、mTOR和FoxO等免疫相关信号通路参与CNP的发病和进展,其中miR-155-5p可能通过抑制mTOR表达参与调节。
主要证据
通过角叉菜胶诱导的CNP大鼠模型,结合NGS测序发现84个(CAR vs BC)和70个(CAR vs NS)差异表达miRNA,并通过qRT-PCR验证了10个miRNA的表达趋势;cAMP和mTOR的mRNA表达验证了KEGG通路富集结果。
研究意义
本研究首次提供了CNP前列腺组织中miRNA的全面特征,为未来研究特定miRNA和免疫因子在CNP起始、进展及有效治疗诊断中的作用提供了重要平台。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立慢性非细菌性前列腺炎(CNP)大鼠模型

通过角叉菜胶注射建立CNP动物模型,模拟疾病状态。

将Wistar大鼠随机分为空白对照(BC)、生理盐水注射(NS)和角叉菜胶注射(CAR)三组,向前列腺腹叶注射50 μl 5%角叉菜胶或等量生理盐水,1周后处死并采集前列腺组织。

2

组织学与炎症指标验证

验证CNP模型是否成功建立,并评估炎症反应。

通过HE染色观察炎症细胞浸润,免疫组化检测COX-2表达,ELISA检测血清IFN-γ水平。

3

miRNA测序(NGS)

获取CNP前列腺组织中miRNA的全景表达谱。

提取总RNA,构建miRNA文库,使用HiSeq 2500平台进行高通量测序,并对测序数据进行处理和分析,鉴定已知和新型miRNA。

4

生物信息学分析

预测差异表达miRNA的靶基因,并富集相关生物学功能和信号通路。

使用RNAhybrid和miRanda预测靶基因,通过clusterProfiler进行GO和KEGG富集分析。

5

qRT-PCR验证

验证NGS结果中差异表达miRNA及关键通路基因的表达。

选取10个差异表达miRNA(5个上调、5个下调)和cAMP、mTOR基因,通过qRT-PCR检测其表达水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
角叉菜胶Sigma-Aldrich22049
水合氯醛Sangon BiotechA600288
COX-2抗体Spring BioscienceE303
DAB显色试剂盒Zhongshan Golden Bridge BiotechnologyZLI-9018
大鼠IFN-γ ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R0009C
TRIzol试剂Life Technologies15596-026
RNAlater溶液AmbionAM7020
HiSeq 2500Illumina--
FastQuant RT试剂盒Tiangen BiotechKR10
SuperReal PreMix Plus (SYBR Green)Tiangen BiotechFP215

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
Wistar大鼠性别、年龄、体重;分组(BC、NS、CAR);角叉菜胶浓度(5%)、注射体积(50μl)、注射部位(前列腺腹叶);造模时间(1周)
阅读提示:Materials and Methods 中 'Carrageenan-induced CNP model establishment' 部分
组织学分析
HE染色步骤(固定、脱水、包埋、切片厚度、染色时间);IHC中COX-2抗体稀释度(1:100)、抗原修复条件
阅读提示:Materials and Methods 中 'Histological analyses' 部分及图注
ELISA
血清样本采集时间(第7天)、检测方法(按试剂盒说明)、样本数(每组3只)
阅读提示:Materials and Methods 中 'Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)' 部分
miRNA测序与数据分析
总RNA质量指标(RIN>7、浓度>200ng/μl)、文库构建方法、测序平台(HiSeq 2500)、数据分析流程(过滤参数、比对工具)
阅读提示:Materials and Methods 中 'RNA quality check, amplification, and NGS' 和 'NGS data analyses and novel miRNA identification' 部分
qRT-PCR验证
内参基因(U6、GAPDH)、cDNA合成和PCR程序(95°C 15min,40循环:95°C 10s,60°C 32s)、数据分析方法(2^-ΔΔCt)
阅读提示:Materials and Methods 中 'Quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction (qRT-PCR) verification' 部分