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基因芯片在 FFPE 样本检测中的应用
发布时间:2020-07-23 浏览次数:7226
福尔马林固定石蜡包埋的方法处理(FFPE, Formalin-Fixed and Parrffin-Embedded)的样品,是指经福尔马林(目前应用广泛的固定剂为10%中性福尔马林)固定,石蜡包埋形成的切片或石蜡块。

福尔马林固定石蜡包埋的方法处理(FFPE, Formalin-Fixed and Parrffin-Embedded)的样品,是指经福尔马林(目前应用广泛的固定剂为 10% 中性福尔马林)固定,石蜡包埋形成的切片或石蜡块。


FFPE 的重要性及其特殊性

FFPE 处理是目前长期保存病理样本的标准化方法,保存了大量的临床上患病和正常组织的样本资源,该样本代表了珍贵且来源广泛的生物医学研究材料,据统计世界上大约有数十亿份组织样品保存在医院或者组织样品库中,其中大多数是 FFPE 样品。但是由于 FFPE 样本通常珍贵且保存时间长,存在 RNA/DNA 量少和高度降解的问题,因此如何获得 FFPE 样本所蕴藏的生物信息,如何利用分子生物学方法对 FFPE 样本进行检测,进而针对 FFPE 样本进行高通量组学分析就变得越来越重要。


FFPE 样本准备、储存及运输

样本质量是确保下游研究应用(微阵列芯片、新一代测序,Real-Time PCR 等)中获得高质量数据的关键。FFPE 样本质量与样本固定时间,储存条件与储存年限等密切相关。

FFPE 样本准备、储存及运输


针对 FFPE 样本的解决方案

表达谱研究

微阵列技术(Microarray) 也叫基因芯片,主要是指由成千上万条寡核苷酸探针密集固定于硅片、玻片等固相支持物上,与标记的待测样品进行杂交,然后由扫描仪等设备获取图象信息,通过计算机分析处理获得信息的技术集合,是许多复杂核酸样本中特定 DNA 序列定性和 RNA 相对定量研究的有效工具。基因芯片已经应用于基因作图、变异分析和基因表达的检测,并且有希望成为科学研究和临床应用的标准工具。


上海伯豪生物技术有限公司作为国内从事基因芯片服务的团队,具有多年的研发和服务经验,已建立了 SBC 点制芯片、Affymetrix 芯片、Agilent 芯片、Illumina 芯片等微阵列技术服务平台,为国内外数千家科研单位和企业提供技术服务和支持。


适用于 FFPE 样本的芯片类型

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服务产品:Affymetrix GeneChip Human Genome U133 Plus 2.0 Array

产品介绍: 此款芯片包含了 47,000 个转录本,代表了 38,500 个明晰的人类基因。数据库来源于 GeneBank、dbEST、RefSeq、UniGene database (Build 159 January 25 2003)、Washington University EST trace repository、NCBI human genome assembly (Build 31)。

案例

非酒精性脂肪肝(NAFLD)是一种由于代谢紊乱引起的肝炎,也是肝癌(NASH-HCC)发生的重要来源之一。但是,对于 NAFFLD 如何向 NASH-HCC 发展的分子机制还不了解。来自复旦大学医学院的研究人员,通过石蜡包埋样本的检测与后续功能验证,找到了一个肥胖相关基因,KIAA1462(JCAD),在由 NAFLD 向 NASH-HCC 发展的过程中发挥了重要作用,为寻找 NASH-HCC 生物标志物及分子靶点奠定基础。该研究成果发表在肿瘤研究领域权威期刊《Cancer Research》(IF:9.12) 上。 本研究 Affymetrix GeneChip® Human Genome U133 Plus 2.0 Array 由上海伯豪提供实验和数据分析。


研究思路

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研究人员首先通过 4 例 NASH-HCC 的 FFPE 样本的表达谱芯片检测,发现 JCAD 在癌组织中高表达。多种肝癌细胞系验证也发现 JCAD 高表达。过表达和敲降 JCAD 实验表明肿瘤生长和增殖受到影响。进一步的实验验证表明,JCAD 与肿瘤抑制激酶 LATS2 互作,影响 YAP 的磷酸化,进而上调 CCND1 和 GLI2,促进肝癌细胞增殖。此外,在小鼠模型中,JCAD 受脂肪酸过载诱导高表达,YAP 的磷酸化降低;在人的 NASH-HCC 组织中,JCAD 表达与 YAP 磷酸化与模型结果一致。该研究为理解 HASH 向 HCC 转化过程中,JCAD 的重要作用提供了依据,也为治疗提供了潜在靶点。

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JCAD 在肿瘤组织中高表达。A,差异 mRNA 的 GO 分析结果;B,差异 mRNA 热图;C,mRNA 差异倍数柱形图。


参考文献

Ye J , Li TS , Xu G, Zhao YM, Zhang NP, Fan J, Wu J. JCAD Promotes Progression of Nonalcoholic Steatohepatitis to Liver Cancer by Inhibiting LATS2 Kinase Activity. Cancer Res.2017.






服务产品:Affymetrix GeneChip Human Transcriptome Array 2.0

产品介绍: 高分辨率的基因芯片,支持所有转录本异构体的全转录组分析,包含超过六百万条不同探针,覆盖编码和非编码转录本。该芯片为每个外显子设计约 10 条探针,每个外显子之间的剪接点有 4 条探针,确保每个实验都能获得完整、准确和可重复的数据。重复性高(批内相关系数≥0.99),所有检测过的组织观察到的变异系数(CV)<6.5%。

服务产品:Affymetrix GeneChip Human Gene 2.0ST Array

产品介绍:Affymetrix 新一代全转录本芯片,在一张芯片上可以同时检测 mRNA 和 lincRNA,在其上一代 1.0 ST Array 的基础上,该芯片内容进一步丰富并更新数据库。2.0 ST Array 有更多的优点:全面覆盖转录组,可以同时检测 >30,000 个编码的转录本和 >11,000 个长链非编码转录本;探针设计大程度覆盖所有外显子,可检测选择性拼接 / 转录本变体。每个转录本覆盖特异探针的数目中值达到 21 种,每种探针的长度为 25bp,这意味着每个转录本将被检测的碱基数中值高达 525 个;重复性高;灵敏度高。

案例

鼻咽癌是我国常见的头颈肿瘤,其中以华南地区较多。约 70% 的鼻咽癌患者在就诊时已经处于局部区域晚期(无远处转移),严重威胁着我国人民的生命健康。中山大学肿瘤防治中心马骏教授团队开展了现今国际大规模的鼻咽癌分子标志物研究,团队通过表达谱芯片(Affymetrix Human Gene 2.0 ST microarray)对接受治疗后有无出现远处转移的鼻咽癌组织全基因组表达水平进行对比分析,从数万个基因中初步锁定 137 个差异表达基因,再用回归分类器的统计方法从 410 例患者中筛选 13 个远处转移相关的基因构建分子标签,将病人分为高风险组和低风险组。结果显示,高风险组患者 5 年远处转移率高达 37%,低风险组则仅为 9%。研究团队采用 ROC 对指标的敏感性和特异性进行综合评价,发现单纯临床 N 分期预测远处转移的准确性仅为 57%;将分子标签与 N 分期等临床指标相结合构建鼻咽癌远处转移线列图,则能够将预测准确性由 57% 提高至 75%(提高了 18%,)。(该项研究结果在佛山市第一人民医院、桂林医学院附属医院的患者样本中均得到了验证)。 本研究 Affymetrix Human Gene 2.0 ST microarray+Ovation FFPE WTA system(NuGEN)由上海伯豪提供实验和数据分析。

研究思路


研究思路
 研究思路

13 个基因构成的分子标签(DMGN)能有效预测鼻咽癌患者无远处转移生存

参考文献:

Xin-Ran Tang, et al. Development and validation of a gene expression-based signature to predict distant metastasis in locoregionally advanced nasopharyngeal carcinoma: a retrospective, multicentre, cohort study. Lancet Oncol. 2018 Mar;19(3):382-393.





服务产品:Agilent SurePrint Human miRNA Microarrays

产品介绍:Agilent miRNA 芯片是世界上被使用广泛的 miRNA 芯片研究平台,截止 2017 年 9 月为止在 NCBI GEO 数据库中已有使用该芯片平台的样本数共 16605 例,比第二位的多出 7000 例。在 2014 年发表在 Nature Biotechnology 上的 miR 研究平台综合比较 miRQC 文章中可以得出结论:Agilent miR 芯片平台适用于临床样本的研究。该平台需要的底限总 RNA 用量仅 100ng,不需要进行扩增过程,能够大程度地检测各种 miR 的含量及表达量,不仅适用于常规组织及细胞样本,还适用于各种临床样本如血清、血浆、FFPE、尿液、脑脊液等样本。

服务产品:Affymetrix miRNA 4.0array

产品介绍: 高覆盖度 - 涵盖 miRBase Release 20 中所有成熟的 miRNA 序列;新型的分析 - 采用同样的芯片可以检测人、小鼠、大鼠或其他物种的 miRNA(同时检测 203 个物种的 miRNA);信息量大 - 芯片结果包括:host gene ID、miRNA target genes、clustered miRNA 等;高灵敏度:检测丰度跨 4 个 log,可以检测到 1.0 attomol 的 microRNA 含量。


案例 1

妊娠滋养细胞病(GTD) 包括一系列的滋养细胞衍生疾病。其中常见的一种类型是水泡状胎块(HM)。一些 HMs 可进一步发展为恶性妊娠滋养细胞瘤。MicroRNA 的异常表达与癌症的发生、发展存在着重要联系。同时 miRNA 的表达情况对于疾病的诊断,发展阶段,进程及化疗反应也起着重要作用。但是到目前为止,关于 GTD 的 miRNAs 表达研究还很少。因此本研究中,来自上海交通大学的研究人员通过 miRNA 芯片(Affymetrix GeneChip miRNA 4.0)对 FFPE 样本进行 miRNA 表达检测,共筛选到了 6 个 miRNAs,进一步的功能研究发现,该 miRNAs 与细胞的增殖,转移,侵袭相关。其中 miRNA-371a-5p 可以通过调控其靶基因,同时调控与癌症的发生和转移相关的通路。 本研究 Affymetrix GeneChip miRNA 4.0 由上海伯豪提供实验和数据分析。

 本研究 Affymetrix GeneChip miRNA 4.0 由上海伯豪提供实验和数据分析。

MiR-371a-5p 和 miR-518a-3p 在 GTN 组织和绒毛膜上皮癌细胞都上调表达。a 在组织中进行 qRT-PCR 验证;b 在有绒毛的人类滋养层,永生化正常滋养细胞系 HTR-8/SVneo 及绒毛膜癌细胞系 BeWo, JAR, and JEG- 3 中验证 miR-37a-5p 和 miR-518a-3p 的表达;c 荧光原位杂交检测 miR-371a-5p 和 miR-518a-3p。

参考文献

Zhao J R, Cheng W W, Wang Y X, et al. Identification of microRNA signature in the progression of gestational trophoblastic disease[J]. Cell death & disease, 2018, 9(2): 94.

案例 2

L- 含羞草素可以激活 HIF-α, 进而缓解肾小管间质损伤,并在大鼠残肾模型中改善肾功能。研究人员通过 miRNA 芯片(miRNA Profiling Array)对 FFPE 样本检测,发现 miRNA-29c 出现了显著的下调,且 L - 含羞草素处理后可以恢复其表达水平。进一步在 HK2 细胞系中也同样发现 miRNA-29c 的下调。而 miRNA-29c 的下调可以提高间质纤维化以及胶原蛋白 II 型(COL2A1) 蛋白和原肌凝蛋白 1 (TPM1) 蛋白的表达。同时也发现 COL2A1 和 TPM1 可以作为 miRNA-29c 新的靶基因。作者认为 miRNA-29c 是一个抗纤维化的 miRNA,在肾纤维化中 miRNA-29c 会出现下调,而在 HIF- α 激活的条件下,miRNA-29c 的表达可以恢复,并且可以缓解纤维化。 本研究所使用的 Rat miRNA microarrays (Agilent Technologies) 由上海伯豪提供实验和数据分析。

L- 含羞草素可以恢复残肾大鼠中 miRNA-29c 的表达

L- 含羞草素可以恢复残肾大鼠中 miRNA-29c 的表达;A 9 个差异表达的 miRNAs;B Taqman qPCR 验证 miRNA-29c 在残肾大鼠中表达下调,而在 L - 含羞草素处理组中得到恢复;C pri-miR-29b2/ c 初始转录本在 L - 含羞草素处理后也得到了上调;D MiR-29c 的表达量,HIF- α 的表达量及 HIF- α 蛋白的表达量随着时间的变化。

参考文献

Fang Y, Yu X, Liu Y, et al. miR-29c is downregulated in renal interstitial fibrosis in humans and rats and restored by HIF-α activation[J]. American Journal of Physiology-Renal Physiology, 2013, 304(10): F1274-F1282.


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