利用多種生物信息學(xué)方法篩選肺癌各分型的分子標(biāo)志物并闡述肺癌的發(fā)生機(jī)制.pdf

1、肺癌作為一種常見的肺部惡性腫瘤，其發(fā)病率和病死率皆高居各類惡性腫瘤之首。肺癌早期診斷對(duì)肺癌的治療及預(yù)后有重要意義。然而肺癌發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制仍遠(yuǎn)未探明，難以實(shí)施有效的早期診斷與治療?；虻漠惓１磉_(dá)以及基因突變是導(dǎo)致癌癥發(fā)生的重要遺傳因素。因此，本論文利用多種生物信息學(xué)方法，分別從基因差異表達(dá)數(shù)據(jù)挖掘、蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、肺癌相關(guān)基因突變模式分析等多個(gè)方面闡述包括肺腺癌、肺鱗癌、小細(xì)胞肺癌在內(nèi)的肺癌各主要分型間分子機(jī)制的區(qū)別及其發(fā)生機(jī)制

2、。
　　首先分析來自GEO數(shù)據(jù)庫的肺腺癌、肺鱗癌和小細(xì)胞肺癌的基因表達(dá)芯片（GSE2514和 GSE6044）。試圖闡明：基因表達(dá)模式在肺癌中（肺腺癌、肺鱗癌和小細(xì)胞肺癌）發(fā)生了怎樣的變化；差異表達(dá)基因參與哪些代謝途徑以及這些代謝途徑在肺癌發(fā)生過程中的可能作用；在構(gòu)建肺癌相關(guān)蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，探討核心蛋白（中心節(jié)點(diǎn)）在肺癌發(fā)生過程中的可能作用（第二章）。
　　利用T檢驗(yàn)法比較肺癌組織與正常肺組織的基因表達(dá)情況，進(jìn)行差

3、異表達(dá)基因的發(fā)掘，分別得到307（肺腺癌）、210（肺鱗癌）及322（小細(xì)胞肺癌）個(gè)差異表達(dá)基因（Differential expression gene，DEG）。其中，肺腺癌有79個(gè)基因表達(dá)上調(diào)，228個(gè)表達(dá)下調(diào)；肺鱗癌有75個(gè)上調(diào)，135個(gè)下調(diào)；小細(xì)胞肺癌有163個(gè)上調(diào)，159個(gè)下調(diào)。而且發(fā)現(xiàn)，三者共有DEG73個(gè)，肺腺癌、肺鱗癌和小細(xì)胞肺癌組織中獨(dú)有的DEG分別有53、185和150個(gè)。為了進(jìn)一步分析這些差異表達(dá)基因在不同類型肺

4、癌中所扮演的作用，利用DAVID工具分別進(jìn)行了KEGG通路富集分析。一方面，發(fā)現(xiàn)了三者共同的DEG富集代謝通路，如metabolism of xenobiotics by cytochrome P450（細(xì)胞色素P450介導(dǎo)的外源物質(zhì)代謝）、arachidonic acid metabolism（花生四烯酸代謝）和drug metabolism（藥物代謝）等，提示了三種肺癌類型在分子機(jī)制上的相關(guān)性。另一方面，也發(fā)現(xiàn)了一些獨(dú)有的DEG富集

5、代謝通路，比如Complement and coagulation cascades（補(bǔ)體系統(tǒng)，肺腺癌）、one carbon pool by folate（葉酸，肺鱗癌）、linoleic acid metabolism（亞麻酸代謝，小細(xì)胞肺癌），提示三種肺癌類型的分子機(jī)制又存在差異。此外，在構(gòu)建蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)（PPI network）后，對(duì)三種肺癌中處于中心節(jié)點(diǎn)位置的蛋白/基因進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，肺腺癌與其余兩者（肺鱗癌和小細(xì)胞肺癌）差

6、異明顯，在degree前十的節(jié)點(diǎn)中，沒有與其余兩者相同的蛋白。而肺鱗癌與小細(xì)胞肺癌共有節(jié)點(diǎn)較多，比如CDK1、CDKN3、CENPA、AURKA等。
　　鑒于肺腺癌分子機(jī)制上的特殊性，以及肺腺癌是我國肺癌人群中的主要類型，本研究接下來以肺腺癌為研究對(duì)象，進(jìn)一步通過突變模式分析以及文本挖掘探討其發(fā)生發(fā)展分子機(jī)制。通過分析肺腺癌基因組突變譜，發(fā)現(xiàn)了一批具極高突變頻率的基因（degree≧18），如MUC16、TP53、TTN、CSMD

7、3、RYR2、LRP1B、XIRP2、ZFHX4、USH2A、GPR112和FBN2等。其中首次發(fā)現(xiàn)TTN、RYR2、XIRP2、ZFHX4、GPR112等基因的突變可能與肺腺癌相關(guān)。突變基因（degree≧5）KEGG通路富集及共突變關(guān)系搜索發(fā)現(xiàn)63對(duì)通路存共突變關(guān)系（FDR<1.5E-05），其中，中心通路為B細(xì)胞受體信號(hào)通路，以及自然殺手細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性。此外，對(duì)比肺腺癌相關(guān)的差異表達(dá)基因與突變基因（degree≧10）發(fā)現(xiàn)，C

8、LCA2、COL11A1、COL3A1、DNAH9、DST、PTPRB、PTPRZ1、SLPI、SPRR3等9個(gè)基因既發(fā)生了突變，其表達(dá)也發(fā)生了明顯變化。表明，這些基因的突變可能導(dǎo)致其表達(dá)異常，從而在癌癥發(fā)生過程中起作用。而其余基因的突變可能導(dǎo)致功能的改變、喪失或引起其他基因表達(dá)發(fā)生變化。利用GeneWays對(duì)已發(fā)表文獻(xiàn)進(jìn)行文本挖掘，篩選出與肺腺癌相關(guān)的70個(gè)基因，得到了2298個(gè)分子互作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)中連接度最高的幾個(gè)基因?yàn)門P53