A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
المعلوماتية الحيوية هي طريقه مفيده لمعالجه مجموعات البيانات واسعه النطاق. ومن خلال تطبيق نهج المعلوماتية الحيوية ، يمكن للباحثين الحصول بسرعة وموثوقيه وكفاءه علي التطبيقات الثاقبة والاكتشافات العلمية. توضح هذه المقالة استخدام المعلوماتية الحيوية في أبحاث سرطان المبيض. كما نجح في التحقق من صحة نتائج المعلوماتية الحيوية من خلال التجريب.
اشاره الشق هو مسار التنظيمية التي تم الحفاظ عليها للغاية المشاركة في العديد من العمليات الخلوية. Dysregulation هذا المسار الإشارات غالبا ما يؤدي إلى التدخل في التنمية السليمة وقد يؤدي حتى في بدء أو تطور السرطان في حالات معينه. لان هذا المسار يخدم وظائف معقده ومتعددة الاستخدامات ، ويمكن دراستها علي نطاق واسع من خلال العديد من النهج المختلفة. ومن بين هذه الوسائل ، توفر المعلوماتية الحيوية أسلوبا للدراسة يتسم بالفعالية من حيث التكلفة والسهولة وسهوله الاستعمال. المعلوماتية الحيوية هي وسيله مفيده لاستخراج أجزاء أصغر من المعلومات من مجموعات البيانات واسعه النطاق. ومن خلال تنفيذ مختلف نهج المعلوماتية الحيوية ، يمكن للباحثين ان يفسروا بسرعة وموثوقيه وكفاءه هذه البيانات الكبيرة ، وان ينتجوا تطبيقات ثاقبه واكتشافات علميه. هنا ، يتم تقديم بروتوكول لدمج نهج المعلوماتية الحيوية للتحقيق في دور الإشارات الشق في سرطان المبيض. وعلاوة علي ذلك ، يتم التحقق من صحة نتائج المعلوماتية الحيوية من خلال التجريب.
ومسار الإشارات من الدرجة الاولي هو مسار مصان بدرجه كبيره ومهم للعديد من العمليات التنموية داخل الكائنات البيولوجية. وقد أظهرت الإشارات الشق للعب دورا هاما في انتشار الخلايا والتجديد الذاتي ، والعيوب في مسار الإشارات الشق يمكن ان يؤدي إلى أنواع كثيره من السرطانات1،2،3،4،5،6. في بعض الحالات ، وقد تم ربط مسار الإشارات الشق إلى كل من نمو الانسجه والسرطان ، فضلا عن موت الخلايا وقمع الأورام7. مستقبلات الشق متعددة (الشق 1 − 4) و co\u2012activator منشط العقل المدبر (MAML 1 − 3) ، كل مع وظائف متنوعة ، أضافه مستوي إضافي من التعقيد. في حين ان الشق يشير المسار متطورة من حيث الوظائف ، مساره الأساسي بسيط علي أساس الجزيئية8. مستقبلات الشق بمثابه بروتينات الغشاء تتكون من المناطق خارج الخلية وداخل الخلايا9. والربط إلى المنطقة خارج الخلية من مستقبلات الشق يسهل الانقسام بروتينيه ، والذي يسمح المجال داخل الخلايا الشق (NICD) ليتم الإفراج عنهم في النواة. NICD ثم يربط إلى co\u2012activator منشط العقل المدبر لتنشيط التعبير الجينات المصب10.
في السنوات الاخيره ، وقد أظهرت الإشارات الشق للعب مجموعه متنوعة من الأدوار في بدء وتطور عده أنواع من السرطانات عبر الأنواع المختلفة6،11. علي سبيل المثال ، وقد تم ربط الإشارات الشق إلى نشاه التي تنطوي علي الإنسان NOTCH1 الجينات12. في الاونه الاخيره ، NOTCH2 ، NOTCH3 ، دلتا--مثل 3 (DLL3) ، Mastermind\u2012like البروتين 1 (MAML1)، وتحلل والمعادن التي تحتوي علي البروتين 17 (ADAM17) الجينات وقد ثبت ان ترتبط ارتباطا وثيقا مع سرطان المبيض ، وخاصه مع الفقراء البقاء الكلي للمرضي13.
ومع زيادة كميه البيانات التجريبية والمرتبطة بالمريض باستمرار ، يزداد أيضا الطلب علي تحليل البيانات المتاحة. وتنتشر البيانات المتاحة عبر المنشورات ، وقد تقدم نتائج متضاربة أو حتى متناقضة. ومع تطور التكنولوجيا الجديدة في العقود الاخيره ، مثل تسلسل الجيل التالي ، ازدادت كميه البيانات المتاحة باطراد. وعلي الرغم من ان هذا يمثل تقدما سريعا في العلوم وفرصا لمواصله البحوث البيولوجية ، فان تقييم معني البيانات المتاحة للعموم لحل المسائل البحثية يمثل تحديا كبيرا14. ونحن نعتقد ان المعلوماتية الحيوية هي طريقه مفيده لاستخراج قطع صغيره من المعلومات من مجموعات البيانات الواسعة النطاق. ومن خلال تنفيذ مختلف نهج المعلوماتية الحيوية ، يمكن للباحثين بسرعة وموثوقيه وكفاءه تفسير هذه البيانات الكبيرة ، مما يؤدي إلى اكتشافات ثاقبه. قد تتراوح هذه الاكتشافات من تحديد أهداف العلاج الدوائي الجديدة المحتملة أو الامراض الحيوية المرض ، لعلاج المريض شخصيه15،16.
المعلوماتية الحيوية نفسها تتطور بسرعة ، والنهج تتغير باستمرار مع التقدم التكنولوجي اكتساح العلوم الطبية والبيولوجية. وتشمل نهج المعلوماتية الحيوية الشائعة حاليا استخدام قواعد البيانات والبرامج الحاسوبية المتاحة للجمهور لتحليل تسلسل الحمض النووي أو البروتين ، وتحديد الجينات ذات الصلة أو الاهميه الخاصة ، وتحديد اهميه الجينات والمنتجات الجينية من خلال الجينوم الوظيفي16. وعلي الرغم من ان مجال المعلوماتية الحيوية لا يقتصر بالتاكيد علي هذه النهج ، الا انها هامه في مساعده الأطباء والباحثين علي أداره البيانات البيولوجية لصالح المرضي ككل.
تهدف هذه الدراسة إلى تسليط الضوء علي العديد من قواعد البيانات الهامه واستخدامها للبحوث حول مسار الإشارات الشق. NOTCH2، NOTCH3، والمنشطة co\u2012activator واستخدمت كامثله للدراسة قاعده البيانات. وقد استخدمت هذه الجينات لأنه تم التحقق من اهميه المسار الإشارات الشق في سرطان المبيض. وأكدت التحليلات المنهجية للبيانات المستردة اهميه الإشارات الشق في سرطان المبيض. الاضافه إلى ذلك ، لان الإشارات الشق مصانة جيدا عبر الأنواع ، وأكد ان الإفراط في التعبير عن الورم الخبيث والعقل المدبر معا يمكن ان تحفز الأورام في دروفيا المبيضين ، ودعم نتائج قاعده البيانات والدور الهام والمحفوظ للاشاره الشق في سرطان المبيض.
1. التنبؤ بالنتائج السريرية من الملامح الجينية (PRECOG)
ملاحظه: المدخل PRECOG (precog.stanford.edu) الوصول إلى البيانات المتاحة علنا من 165 مجموعات بيانات التعبير عن السرطان ، بما في ذلك مستويات التعبير الجيني والنتائج السريرية المريض17. وهو يوفر علي وجه التحديد تحليل Meta\u2012Z ، الذي يتضمن مجموعات بيانات كبيره لتوفير العشرات من الجينات المختلفة في 39 أنواع السرطان للاشاره إلى بقاء المريض عموما. ويشار إلى معدلات البقاء علي قيد الحياة الفقيرة والجيدة بقيم ايجابيه وسلبيه لنقاط Z\u2012score علي التوالي.
2. CSIOVDB
ملاحظه: CSIOVDB (csibio.nus.edu.sg/CSIOVDB/CSIOVDB.html) هو قاعده بيانات ميكروصفيف وضعت من قبل معهد علوم السرطان في سنغافورة لدراسة سرطان المبيض18. تحتوي قاعده البيانات هذه علي بيانات الأورام السرطانية من مواقع الأورام المختلفة بالاضافه إلى بيانات انسجه المبيض العادية. الاضافه إلى ذلك ، يوفر CSIOVDB خطط البقاء علي قيد الحياة Kaplan\u2012Meier لتقييم بقاء المريض مع مستويات التعبير الجيني التفاضلية. CSIOVDB يمكن تطبيقها للتحقيق في العلاقة بين مستويات التعبير الجيني وسرطان المبيض مراحل/الدرجات.
3. التعبير الجيني عبر الانسجه الطبيعية والأورام (GENT)
ملاحظه: تم تطوير بوابه GENT (الطبية \ u2012genome/GENT) وصيانتها من قبل معهد كوريا للبحوث العلوم البيولوجية والتكنولوجيا الحيوية (KRIBB)19. ويجمع ال16,400 (U133A ؛ 241 مجموعات البيانات) و 24,300 (U133plus2 ؛ 306 مجموعات البيانات) العينات المتاحة للعموم. بعد التوحيد ، تقدم GENT بيانات التعبير الجيني عبر الانسجه المتنوعة ، والتي تنقسم أيضا إلى الورم والانسجه الطبيعية.
4-المعهد الواسع لموسوعة الخلايا السرطانية (CCLE)
ملاحظه: تم إنشاء CCLE (portals.broadinstitute.org/ccle) من قبل المعهد واسعه ويوفر ملامح الجينوم والطفرات من 947 الخلايا السرطانية البشرية خطوط20.
5. كوبيوكورتال
ملاحظه: تم تطوير cbioportal (www.cioportal.org) في مركز سلون كيتيرنج التذكاري للسرطان (msk) ، ويقوم بالوصول إلى البيانات الجينية للسرطان الواسعة النطاق21،22وتحليلها وتصورها. وعلي وجه التحديد ، تتيح هذه البوابة للباحثين البحث عن التعديلات الجينية وشبكات الإشارات.
6. تشريح دروفيا مع الأنماط الجينية المطلوبة وتلطيخ dapi
ملاحظه: جمع دروفيبيلا الإناث مع الأنماط الجينية المطلوبة ، ثم تشريح المبيضين يطير للخضوع لإجراءات تلطيخ dapi للتصوير.
باستخدام الاجراء المذكور في الخطوة 1 باستخدام بوابه PRECOG ، تم الحصول علي Z-العشرات من NOTCH2، NOTCH3، و MAML1 في سرطان المبيض (1.3 ، 2.32 ، 1.62 ، علي التوالي). تشير القيم السالبة لنقاط Z\u2012score البقاء العام الضعيف للمرضي الذين لديهم مستويات عاليه من التعبير عن الجينات الثلاثة. باستخدام ال?...
وبما ان هناك عددا لا يحصي من النهج والأساليب لاستخدام المعلوماتية الحيوية ، هناك قواعد بيانات عديده متاحه علي الإنترنت لعامه الجمهور. ويمكن استخراج وفره من المعلومات من كل من قواعد البيانات هذه ، ولكن البعض منها هو الأنسب لأغراض معينه ، مثل تقييم بقاء المريض علي أساس بعض المدخلات. ويمكن ل?...
وليس لدي المؤلفين ما يفصحون عنه.
وكان هذا العمل مدعوما بتمويل البدء ، ومنحه بحوث كليه العلوم والرياضيات ، وجائزه دوره البحوث الصيفية ، وجائزه تمويل البحوث الاوليه من جامعه جورجيا الجنوبية.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
DAPI (4',6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride) | Invitrogen | D1306 | 1:1000 Dilution |
PBS, Phosphate Buffered Saline, 10X Powder, pH 7.4 | ThermoFisher | FLBP6651 | Dissolved with ddH2O to make 1X PBS |
Goat serum | Gibco | 16210064 | Serum |
Embryo dish | Electron Microscopy Sciences | 70543-45 | Dissection Dish |
Nutating mixers | Fisherbrand | 88861041 | Nutator |
tj-Gal4, Gal80ts/ CyO; UAS-NICD-GFP/ TM6B | Dr. Wu-Min Deng at Florida State University | N/A | Fly stock |
w*; UAS-mam.A | Bloomington Drosophila Stock Center | #27743 | Fly stock |
w[1118] | Bloomington Drosophila Stock Center | #5905 | Fly stock |
The PRECOG portal | Stanford University | precog.stanford.edu | Publicly accessible database of cancer expression datasets |
CSIOVDB | Cancer Science Institute of Singapore | csibio.nus.edu.sg/CSIOVDB/CSIOVDB.html | Microarray database used to study ovarian cancer |
The Gene Expression across Normal and Tumor tissue (GENT) Portal | Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB) | medical–genome.kribb.re.kr/GENT | Publicly accessible database of gene expression data across diverse tissues, divided into tumor and normal tissues. |
Broad Institute Cancer Cell Line Encyclopedia (CCLE) | Broad Institute and The Novartis Institutes for BioMedical Research | portals.broadinstitute.org/ccle | Provides genomic profiles and mutations of human cancer cell lines |
cBioPortal | Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSK) | cioportal.org | Portal that allows researchers to search for genetic alterations and signaling networks |
Zeiss 710 Inverted confocal microscope | Carl Zeiss | ID #M 210491 | Examination and image collection of fluorescently labeled specimens |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved