膀胱癌分子分型和分子網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)生物學(xué)研究.pdf

1、在手術(shù)前對非浸潤性和浸潤性膀胱尿路上皮癌進(jìn)行準(zhǔn)確的區(qū)分對于制定正確的治療方案至關(guān)重要；然而,目前臨床尚缺乏有效的鑒別診斷方法。本研究利用微陣列比較基因組雜交(array comparative genome hybridization,array CGH)技術(shù)研究膀胱癌的基因組DNA拷貝數(shù)變化,旨在獲得膀胱癌特征性DNA拷貝數(shù)變異譜型,通過構(gòu)建分子模型來對非浸潤性和浸潤性膀胱癌進(jìn)行分子分型。在獲得膀胱癌的基因組DNA拷貝數(shù)變異譜型的基礎(chǔ)

2、上,對同一組膀胱癌組織樣品進(jìn)行mRNA表達(dá)譜和miRNA表達(dá)譜的并行分析,從這三組分析數(shù)據(jù)中挖掘三種分子層面的相關(guān)性改變,構(gòu)建分子網(wǎng)絡(luò)并初步探討其在膀胱癌發(fā)生發(fā)展中的意義。
　　 本課題第一部分工作是應(yīng)用Agilent公司的4x44K array CGH芯片分析了45例膀胱癌組織基因組DNA。結(jié)果顯示,染色體變化主要發(fā)生在1p、1q、2q、4q、5q、6q、8p、8q、9p、9q、10q、11p、11q、13q、14q、17p、

3、20q等染色體臂。將這批數(shù)據(jù)與本實驗室前期工作中的膀胱癌1×44K array CGH芯片數(shù)據(jù)整合,運用R Prolject分析軟件,從共計65例膀胱癌(非浸潤性膀胱癌29例,浸潤性膀胱癌36例)的array CGH數(shù)據(jù)中鑒定出一組在膀胱癌基因組中有較高頻率拷貝數(shù)變異的染色體區(qū)域,并且得到29個在Ta-T3期膀胱癌組間有顯著差異的DNA拷貝數(shù)變異片段(p<0.05)。采用回歸分割決策樹的方法,構(gòu)建了一個由5個DNA片段(分別定位于染色體

4、1p36.13、1q32.1、5q11.2、9q21.31-q21.33和9q33.2)組成的樹狀模型,該模型對非浸潤性膀胱癌和浸潤性膀胱癌的分型準(zhǔn)確率達(dá)90.8％。隨后用leave one out算法對上述29個差異片段進(jìn)行交叉驗證。用real-timePCR的方法分別在array CGH分析所用起始膀胱癌樣本(57例)和獨立樣本組織(49例)中驗證了分子分型模型中包含的9個基因(A14 P103301、FAM131C、CHIT1、C

5、DC20B、RASEF、RMI1、DAPK1、TRAF1和C5)的拷貝數(shù)變異情況,從而明確了array CGH結(jié)果的可靠性,以及分型模型的可行性。
　　 本課題第二部分工作應(yīng)用Agilent公司mRNA表達(dá)譜芯片和miRNA表達(dá)譜芯片分別對35例和32例膀胱癌組織進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示,非浸潤性和浸潤性膀胱癌的mRNA表達(dá)譜之間存在772個差異表達(dá)基因,GO注釋發(fā)現(xiàn)這些差異表達(dá)基因均與細(xì)胞外基質(zhì)有關(guān)；非浸潤性和浸潤性膀胱癌的miR

6、NA表達(dá)譜之間存在146個差異表達(dá)的miRNA,對差異最顯著的5個miRNA進(jìn)行靶基因預(yù)測,并對這些靶基因進(jìn)行GO分析,發(fā)現(xiàn)靶基因主要與代謝相關(guān)。本研究中有30例膀胱癌樣品并行完成了array CGH芯片、mRNA表達(dá)譜和miRNA表達(dá)譜芯片分析。通過WGCNA(Weighted correlation network analysis)算法鑒定出11個與腫瘤浸潤程度相關(guān)的“基因模塊”(module),基于GSEA(Gene Set E

7、nrichment Analysis)方法得到信息以及eQTL(expression Quantitative Trait Locus)分析方法研究膀胱癌基因組DNA拷貝數(shù)變異與轉(zhuǎn)錄組改變之間的關(guān)系,針對每個module構(gòu)建整合有DNA、mRNA、miRNA三個層面信息的分子網(wǎng)絡(luò),并初步探討其內(nèi)在的生物學(xué)意義。
　　 本研究結(jié)果表明,非浸潤性和浸潤性膀胱癌基因組DNA拷貝數(shù)的改變確實存在差異,據(jù)此通過生物信息學(xué)方法構(gòu)建的分子模型