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在人类癌症研究领域,基因工程小鼠模型,也就是genetically engineered mouse models (GEMMs) 和肿瘤细胞系一样,是家喻户晓的实验材料。尽管非常多的研究表明,小鼠模型得到的癌症相关基因和通路都是在人类里面可以看到的,但也有不少研究指出来了小鼠和人类的本质差异,现在就让我们来看看这样的研究吧。 论文背后的故事为什么感兴趣这个话题呢,其实是几年前在南科大的一个蛋白质组学讲座上,听到了Siqi Liu 的分享,大概是他们发现小鼠模型跟人类癌症差太大,对我来说是蛮颠覆性的观点,因为我不是医学出身,很多知识是默认的,比如研究肿瘤小鼠模型就是在研究肿瘤,当然了,参加的会议多了,就会更新自己的知识库。 在搜索这篇文章的时候,看到了这篇文章作者的分享,很有意思的经历,摘抄分享一下:
人体结直肠癌动物模型同样的,这个小鼠模型的背景知识,也只能是摘抄了,主要是PDX小鼠模型和基因工程小鼠模型。 目前人源性结直肠癌移植瘤(异种移植)模型主要分为两种,一种是将人源的结直肠癌细胞系接种到免疫缺陷小鼠体内,称为CDX模型(cell-line-derived xenograft),另一种是将来源于患者的结直肠癌组织块接种到免疫缺陷小鼠体内,称为PDX模型(patient-derived xenograft)。由于用作CDX模型的人源结直肠癌细胞系具有易获取,成瘤效果好,验证数据详实(有大量细胞功能学和药效数据可供参考)以及操作成本低等优势,在各类实验室中都有使用。 诱发型结直肠癌模型多采用化学诱发途径,常用的诱导剂有二甲基肼(dimethylhydrazine,DMH)、氧化偶氮甲烷(azoxymethane,AOM)及致炎剂葡聚糖硫酸钠(dextran sulfate sodiuln, DSS)。DMH本身不致癌,但在肝细胞内质网被氧化成甲基氧化偶氮甲醇,随胆汁进入肠腔,则会引起结直肠癌上皮癌变。 AOM/DSS小鼠模型由氧化偶氮甲烷AOM和硫酸葡聚糖钠DSS两种化学物质诱导而成,是应用最为广泛的人体结直肠癌动物模型之一。该模型基于近交系小鼠,遗传背景纯净。而且建模过程中只有两种化学试剂,操作简单、实验误差易控。因此,个体差异或可得到较好的控制。该模型已有相对广泛的研究,这些研究表明,该模型与人体结直肠癌具有相似的临床病理特征,而且一些人体结直肠癌的重要分子特征也在该模型中有检测到。 肿瘤外显子测序总共是15个配对样本,如下: 它们的测序深度都ok,都是很基本的统计指标,如下: 生物信息学数据分析流程作者是2013年半路出家,自己摸爬滚打自学的数据处理,很棒,其分析流程如下: 现在的肿瘤外显子流程很简单了,都是GATK的mutect2流程。 肿瘤外显子分析结果展示通常是看SNV和INDEL的数量,突变频谱,突变的基因功能注释,突变全景图等等 这里作者选择展示的突变全景图,是这14只小鼠模型的肿瘤测序数据分析得到的显著基因,这里作者采用的是DrGap (Driver Genes and Pathways)算法检测显著突变基因。 然后,其CNV展示在附件,并没有过多谈论,大致如下: 反正我觉得很难看的图,不过考虑到这篇文章也就发在SR上面,也不好做过多评论。 突变基因的KEGG数据库注释这里也是采用超几何发布检验,就是 hypergeometric distribution analysis (Fisher’s Exact Test) ,因为检验的KEGG通路比较多,还采用了 Bejamini-Hochberg FDR 校验,作者这里并不是对所有的somatic突变基因进行富集,而是通过对somatic突变对基因功能影响来尽可能的筛选去除乘客突变后,背景基因是2.4万个。 跟TCGA数据比较作者标题是小鼠模型跟人类癌症差太大了,所以肯定得跟人类癌症数据比较,目前公共数据库里面以TCGA为最多。世界范围内,结直肠癌(colorectal cancer, CRC)是发病率第三、死亡率第二的恶性肿瘤,而在我国,结直肠癌是发病率和死亡率均排在第五位的恶性肿瘤,仅次于肺癌、胃癌、食道癌和肝癌,结直肠癌依据分子分型归为四类:微卫星不稳定(MSI)免疫型、经典型、代谢型和间质型。 这里有4组:
这样,对KEGG数据库里面的7个通路,就能看到小鼠模型跟人类癌症差异很大。作者的原话是:
正文没有写这个相关性系数如何计算,不过在附件有提到,但是我仍然是看的不是很懂。 写在后面虽然作者很艰辛的发表了他的博士研究成果,但是全文的证据链是有瑕疵的。 我大概打一个比方:
我并不是想说,美国人跟中国人没有差异,我就是觉得,这样的证明不妥。 10月巡讲
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