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GSTM5
前列腺癌
中的
进展
潜在
机制
第 卷第期 年月西 安 交 通 大 学 学 报(医 学 版)()本刊网址:微信公众号:西安交通大学学报医学版临床研究 在前列腺癌中的表达及其对前列腺癌进展的潜在机制张莹,孙娜,郭亚收,史传道,刘一笑(陕西中医药大学公共卫生学院,陕西咸阳 ;咸阳市中心医院泌尿外科,陕西咸阳 )摘要:目的基于生物信息学方法探究正常前列腺和前列腺癌()组织中的差异表达基因,筛选出可能作为 潜在生物 标 志 物 的 基 因,为 后 期 临 床 医 学 提 供 科 学 依 据。方 法从 数 据 库 下 载 、和 三个基因芯片数据集,通过联川生物云平台筛选差异表达基因(),使用 构建 的蛋白质蛋白质互作网络(),导入 后利用 插件筛选 评分前 位的基因作为关键基因(基因),利用 对关键基因进行和 富集分析,采用 软件绘制 曲线,利用 数据库对关键基因进行验证,并进一步进行生存分析,利用 验证关键基因的表达与 分级是否有相关性。结果 、和 三个数据集分别得到 、和 个差异表达基因。韦恩()图显示三个数据集中包含的 有 个。个 对应的 网络中筛选 评分排名前 位的基因作为 基因,其所涉及的生物过程主要包括蛋白激酶信号的正向调节、细胞分化、转录的正调控、转化生长因子受体信号通路负调控、细胞迁移的正向调节等,所涉及的通路为粘着斑、雌激素信号通路等。曲线结果显示 、共个基因同时在个数据集中的诊断能力有统计学意义。个 基因通过 网站验证显示,其中 、在 中呈低表达,而 、在 中呈高表达,生存分析提示 高表达时 患者 延长。结果显示,基因的表达与 分级有明显相关性,并且随着 评分的增加,基 因 的 表 达 不 断 降 低。结 论个 基 因 中,、在 中呈低表达,而 、在 中呈高表达,其中 基因与 生存率有关,并随着 评分增加,基因的表达降低,提示 可能作为 潜在的生物标志物。关键词:;前列腺癌;关键基因;生物信息学中图分类号:文献标志码:,(,;,):(),(),(),(),收稿日期:修回日期:基金项目:陕西省科技厅重点研发项目();咸阳市 年重点研发项目();陕西中医药大学研究生创新项目();咸阳市 年重点研发项目()(),(),(),()通信作者:孙娜,副教授 :网络出版时间:网络出版地址:期张莹,孙娜,郭亚收,等 在前列腺癌中的表达及其对前列腺癌进展的潜在机制本刊网址:微信公众号:西安交通大学学报医学版 (,),:;前列腺癌(,)是一种发生在前列腺上皮细胞的恶性肿瘤,发病率在全球男性恶性肿瘤中排名第二。与欧美国家相比,中国的 发病率和死亡率虽然较低,但近年来其发病率呈迅速上升趋势,已成为负担较重的男性恶性肿瘤之一。病情隐匿,早期检查往往缺乏典型体征,临床上主要依靠前列腺肿瘤标志物(,),但其特异性不高。前列腺活检为其诊断的金标准,但却是一种侵入性操作,而且增加肿瘤转移的可能性。因此,寻找敏感性高的分子标志物,早期发现并及时诊断是目前临床面临的重要问题。本研究主要基于生物信息学方法,探究 发生发展的分子机制,筛选出可能作为 的潜在生物标志物,为后期临床医学提供科学依据。材料与方法微阵列数据的获取在 ()数据库以“”为 关 键 词 进 行 检 索 并 下 载 、和 三个基因芯片数据集,检测平台均为 ,正常前列腺组织与 组织中的个数据集分别包括 例和 例、例和 例、例和 例。差异表达基因的筛选使用联川生物云平台(:)中 软件 包对三个数据集进行分析,筛选正常前列腺与 患者的差异表达基因,标准为,()。差异表达基因的韦恩图将从个 数 据 集 得 到 的 不 同 表 达 基 因 导 入 在线工具进行交集分析,并绘制韦恩图。筛选出的三个数据集中共同表达的基因,即是最终的差异表达基因()。蛋 白蛋 白 交 互 作 用(,)将最 终 筛 选 的 输 入 数 据 库(),调节相关参数构建 网络。下载 文件导入 软件,利用 插件筛选 ()评分前 位的基因作为关键基因(,基因)。基因 功能富集及通路分析利 用 数 据 库(:)对 基因进行 和 通路富集分析,结果以柱状图和圈图形式导出。基因的诊断能力评价对 个 基因采用 软件绘制 曲 线(),以期获得同时在个数据集中有诊断意义的基因。()值代表 下方的面积,越接近于,表明诊断效果越好,取值在,诊断有一定的准确性。基因的验证利用 数据库对在个数据集中均有诊断意义的 基因进行验证,分析其在 及正常前列腺组织的相对表达水平,同时在 进行生存分析,分析个 基因表达水平对患者的总体西 安 交 通 大 学 学 报(医 学 版)第 卷本刊网址:微信公众号:西安交通大学学报医学版生存率()的影响。分析为了验证 基因的表达与 的 分级是 否 有 相 关 性,利 用 (:)进行分析,结果具有明显相关性时,可认为该基因的表达与不同 分级有关,其在临床治疗中也存在意义。结果差异表达基因的筛选结果以,为标准进行 及正常前列腺组织的差异表达基因筛选,共获得 个,其中低表达基因 个(),高表达基因 个();共获得 个,其中低表达基因 个(),高 表 达 基 因 个();共获得 个,其中低表达基因 个(),高表达基因 个()。差异表达基因的韦恩图将个数据集分析得到的差异表达基因(个、个和 个)导入 进行交集分析,通过构建韦恩图,最终得到 个共同 (图)。图 及正常前列腺组织的差异表达基因的韦恩图 的 网络及 基因筛选将 个 输入 进行蛋白蛋白作用分析,得到一个包含 个节点,条边的 网络(图)。利用 插件筛选 评分排名前 位的枢纽蛋白及其所对应的枢纽基因,节点颜色越深代表该基因的 评分越高(图)。评分见表。图 及正常前列腺组织的差异表达基因的蛋白蛋白作用图谱 图 及正常前列腺组织的差异表达基因中前 位 基因 基因的 及 富集分析结果利用 数据库对 个 基因进行 和 富集分析,共得到生物过程()条目 个,细胞组成()条目 个,分子功能()条目 个,按照 筛选得到 条目 个,条目 个,条目 个,参与的生物过程主要包括蛋白激酶信号的正向调节、细胞分化、转录的正调控、转化生长因子受体信号通路负调控、细胞迁移的正向调节等,按基因数取每项富集前 进行柱状图绘制(图)。期张莹,孙娜,郭亚收,等 在前列腺癌中的表达及其对前列腺癌进展的潜在机制本刊网址:微信公众号:西安交通大学学报医学版表 及正常前列腺组织的差异表达基因中前 位 基因 评分 排名基因名称 评分分 排名基因名称 评分分 图 基因的 ()分析 ()通路富集分析共富集出 条信号通路,按照 进行筛选得到条信号通路,主要涉及粘着斑、雌激素信号通路等(图)。图 基因的 通路分析 基因的诊断能力对个数据集中的 个 基因分别绘制 曲线,结果显示其中个基因同时在个数据集中诊 断能力 有统 计 学 意 义。个 基 因 为:、,其中 分别在个数据集中的散点图和 曲线显示,曲线下面积分别为 、和 ,诊断能力均较好(图)。基因的表达验证 在线网站包含 数据库中 例 组织和 例正常前列腺组织相关信息。个 基因通过 网站验证显示,其中 、在 中呈低表达,而 、在 中呈高表达,差异有统计学意义(,图)。同时,在 网站分析个 基因表达对患者的 的影响,以 基因的相对表达中位值为界,结果显示 高表达时 患者 延长,差异有统计学意义(,图)。的表达与 分级的关系采用 分 析 验 证 的 表 达 在 临床治疗中的意义,结果显示,基因的表达与 分级有明显相关性,并且随着 评分的增加,基因的表达减弱(图)。讨论 已成为全球性的公共卫生问题,严重威胁着男性的生命和健康。在其发生发展过程中,许多基因产物表现出异常的调控功能,因此,积极探索 发生发展的差异表达基因,阐释其分子机制,筛选出潜在的生物标志物,对于 的早期诊断和及时治疗,减少病患负担具有重要的现实意义。本研究选择了 公共数据库中个数据集(、西 安 交 通 大 学 学 报(医 学 版)第 卷本刊网址:微信公众号:西安交通大学学报医学版图 基因的散点图和 曲线 图前列腺癌及正常前列腺组织中个 基因的表达比较 和 ),共获得 例正常前列腺和 例 组织,得到 个 。进一步运用 中的 插件筛选出前 位作为 基因。基因的功能富集分析表明,其涉及的生物过程主要包括蛋白激酶信号的正向调节、细胞分化、转录的正调控、转化生长因子受体信号通路负调控、细胞迁移的正向调节等。蛋白激酶 即 ,有研究表明 信号通路的活化和过度表达与 期张莹,孙娜,郭亚收,等 在前列腺癌中的表达及其对前列腺癌进展的潜在机制本刊网址:微信公众号:西安交通大学学报医学版图 表达与 的关系 图 表达与 分级的关系 的侵袭和转 移 密切相关,磷 酸化 的 水 平伴随 分级升高而升高,与 的存活率有关。胡余攀学者 研究表明,转化生长因子()在肿瘤的初期表现为抑制作用,在晚期发挥促进作用,并且有研究已证明前列腺基质细胞中 活性的丧失,促进了 的发生。通路分析表明 基因主要参与粘着斑、雌激素信号通路等。黏着斑信号通路参与细胞与细胞外基质的黏附,调节上皮间质转化()和肌动蛋白细胞骨架重塑的过程,进而调节细胞的黏附和运动,与肿瘤的侵袭和转移密切相关。雌激素受体是前列腺发育的重要受体之一,在细 胞中 雌 激素 结合并 激 活 雌 激 素 受 体 、,促进细胞有丝分裂和分化,干预雌激素信号通路调控前列腺上皮细胞以及 细胞的生长增殖等生物学过程。通过 曲线对个数据集中的 基因诊断能力进行评价,结果显示其中 、和 共个基因同时在个数据集中的诊断能力有统计学意义。个 基因通过 网站验证显示,其 中 、在 中呈低表达,而 、在 中呈高表达,本研究结果与其一致。通过分析个 基因表达与患者的 间的关系,除 基因差异有统计学意义外(),其余基因均没有统计学意义,且 高表达时 患者 延长。采用 分析进一步验证的结果显示,基因的表达与 分级有明显相关性,并且随着 评分的增加,基因的表达减弱。谷胱甘肽转移酶()是谷胱甘肽代谢信号通路中的关键酶,可通过催化亲核性谷胱甘肽与亲电子性的外源性化合物结合,在体内具有解毒作用,并且在细胞炎症反应、细胞凋亡、增殖分化中也起着重要作用 。当前列腺组织出现癌变,机体 处于较低水平时,对肿瘤细胞的清除作用较弱,从而可通过表达沉默参与 的发生。属于 家族,位于人类号染色体。有研究结果显示,在膀胱癌组织中表达低于正常组织,且 的过表达降低了细胞增殖和迁移的能力。也有研究者发现 的高表达与胃癌患者的低 密切相关,表达与黏附、血管生成、凋亡过程、细胞生长、增殖、迁移及 信号通路相关。亦有研究表明 是间质分子标记,可能在乳腺癌和 的进展中起关键作用,但有关其在 发展中的具体作用机制研究鲜少。综上所述,本研究通过挖掘高通量 芯片数据库并对差异基因进行系统分析,发现 、在 中呈低表达,而 、在 中呈高表达,其中 基因与 生存率有关,并随着 评分的增加,基因的表达减弱。这提示 可能是 潜在的生物标志物。但由于本研究纳入的样本量存在一定局限性,以后尚需进一步进行临床实验验证,以期为临床提供更为确凿的诊疗依据。参考文献:,:,:,():,:,():西 安 交 通 大 学 学 报(医 学 版)第 卷本刊网址:微信公众号:西安交通大学学报医学版 赫捷,陈 万 青,李 霓,等中 国 前 列 腺 癌 筛 查 与 早 诊 早 治 指 南(,北京)中国肿瘤,():,(,),():,():柳杰 前列腺组织中差异表达基因的筛选及临床验证 昆明:昆明医科大学,:,赵海波,徐桂彬,杨炜青,等 基于生物信息学途径探索前列腺癌的关键基因中华男科学杂志,():,():王建明 基于基因表达谱芯片确定前列腺癌致病有关基因及其功能 济南:山东大学,:,张威,王璐,徐万海 途径在前列腺癌中的治疗前景 临床泌尿外科杂志,():,():胡余攀 、在前列腺癌诊治中作用的生信 分 析南昌:南昌大学,:,():,:罗露,袁志鹰,黄惠勇,等 淫羊藿化学成分及药理研究进展亚太传统医药,():,():李亚朋,曹凤宏,李晓强 和 对前列腺癌的诊断意义及其与 评分的相关性分析现代医药卫生,():,():虞力航,徐刚前列