非角化型鼻咽癌分子分型及其调控网络研究

发布时间：2017-08-16 03:15

  本文关键词：非角化型鼻咽癌分子分型及其调控网络研究

  更多相关文章： 鼻咽癌 分子分型 转录调控网络 蛋白相互作用网络 竞争内源性RNA网络

【摘要】：研究背景和目的 癌症是一种异质性很强的疾病。临床上具有相似相近分期分型的癌症患者对于治疗的反应存在差异,预后情况也参差不齐。基于基因表达谱的分子分型在多种肿瘤中已有报道。同一种肿瘤的不同分子亚型的预后情况,对药物治疗的反应,对远处转移位点的偏好等等都存在差异。对不同分子亚型可能需要采取不同的治疗方案。鼻咽癌是一种在东南亚地区高发的癌症,主要为非角化型鳞癌。鼻咽癌在临床上的表现具有异质性。目前,以鼻咽癌分子亚型为主题的研究尚未见报道。尽管有研究认为鼻咽癌中不存在分子亚型,但是本课题组认为：该研究使用了较早版本的芯片注释文件,探针集的注释可能存在较多的错误；另外,该研究的聚类分析是基于芯片上所有的的探针集,受噪声影响可能较大。目前,公共数据库中可利用的鼻咽癌基因表达谱有56例,本研究新增25例,这为鼻咽癌分子分型提供了条件。如果能够确认鼻咽癌分子亚型的存在,很有可能对鼻咽癌的发生发展提供新的认识,对诊断与治疗起到指导作用。 方法 1.基因芯片数据 本研究主要分析了三组不同来源的基因表达谱数据集。其中部分数据下载自公共数据库GEO,包括GSE12452(31例鼻咽癌及10例正常鼻咽上皮组织)和GSE13597(25例鼻咽癌及3例正常鼻咽上皮组织)。此外,本课题组新增了25例鼻咽癌及8例正常鼻咽上皮组织的芯片数据。 此外,EB病毒编码基因在GSE12452中31例鼻咽癌组织的表达情况(QRT-PCR数据来自原作者)也被纳入我们的分析。 2.聚类分析 我们采用了无监督等级聚类算法(unsupervised hierarcahical clustering),自组织图聚类算法(self-organized map), K-means聚类算法分别对GSE12452的41例芯片数据和GSE13597的28例芯片数据进行了聚类分析。 3.筛选差异表达基因及标签基因的比较 我们首先比较了亚型之间的基因表达谱,用SAM算法对每个基因之间差异表达的显著程度进行了评估。我们还将各个鼻咽癌分子亚型单独与正常鼻咽上皮基因表达谱用SAM算法进行比较。 4.基因集富集分析(Gene Set Enrichment Analysis) 我们使用基因集富集分析(GSEA)对鼻咽癌亚型之间的生物学差异进行了比较。在分析之前将表达谱数据转换成GSEA软件能识别的格式,并将基因表达值转换成线性值(linear-scale)。我们使用了GSEA提供的来自已发表文献的数千个标签基因集进行分析。 5.鼻咽癌分子亚型基因预测器的构建 构建分子亚型预测器使用的是经过Combat处理的GSE12452与GSE13597数据集。本分析使用了Gene Pattern平台中的WeightedVotingXValidation以及WeightedVoting模块。首先以GSE12452为训练集(31例样本),每次取出一例样本,根据剩余的30例样本,筛选出50个预测器基因(此过程即为交叉验证,cross-validation),并用于对预先排除在外的样本的类别归属进行判定。挑选在所有31轮预测中均被选中的基因,得到一个基因列表,此分析由WeightedVotingXValidation模块完成。作为验证,再将上述所得基因作为预测器,使用WeightedVoting模块中对GSE13597中的鼻咽癌样本类别归属进行预测。 6.转录调控网络构建 我们使用软件ARACNe构建转录调控网络。首先将91例芯片数据整合然后用combat软件处理批次效应。从数据库animalTFDB下载转录因子列表。在ARACNe分析之前,对基因根据其表达值的变异程度进行了筛选,只保留具有一定波动的基因。在ARACNe分析中,选用了高斯核估计(Gaussian kernel estimator)用于交互信息的计算,并将MI值的阈值设置为p值不超过0.05,对DPI分析的容忍度设置为0%。为了使MI值的估算更加准确,做了100次的自举(bootstrap),并通过一致性投票(consensus voting)确定最终的转录调控关系。采用fisher精确性检验评估各个转录因子的预测靶基因与鼻咽癌分子亚型标签基因之间的重叠是否具有统计学显著性。 7.蛋白质-蛋白质相互作用网络构建 我们将鼻咽癌亚型标签基因提交到网站STRING,提取标签基因蛋白产物之间的相互作用关系。为了验证在标签基因之间的蛋白质蛋白质相互作用是否是随机出现的,我们还随机抽取了1000组相同数目的基因上传到STRING作为对照。 8.竞争内源性RNA (ceRNA)网络构建 我们首先从数据库starbase下载了microRNA与靶基因的作用对。参考了Pandolfi等人工作的方法,我们构建了一个竞争内源性RNA网络,并提取鼻咽癌亚型标签基因之间的ceRNA关系。 9.药物预测 我们使用在线生物信息学工具连接图谱(connectivity map)对鼻咽癌亚型的标签基因进行了分析,将药物的标签基因表达模式与鼻咽癌亚型的标签基因表达模式进行比较,从而预测可能对鼻咽癌起治疗作用的药物。 结果 1.鼻咽癌分子亚型及其生物学差异 基于上述数据发现鼻咽癌中存在至少两种分子亚型。该分型与TNM分期无关。Ⅰ型鼻咽癌表达谱与正常鼻咽组织接近。基因集富集分析发现Ⅰ型鼻咽癌可能呈现免疫反应显著,病毒载量低,细胞增生和肿瘤干细胞富集程度可能较低,转移能力可能较低,预后可能较好；Ⅱ型鼻咽癌可能呈现免疫反应缺失,病毒载量高,细胞增生和肿瘤干细胞富集程度可能较高,转移能力可能较强,预后可能较差。在将两种亚型单独与正常鼻咽上皮基因表达谱比较的基础上,我们推测Ⅱ型鼻咽癌可能是工型鼻咽癌受到EB病毒载量增加的影响,发展恶化所得。一共有29个基因被选中作为鼻咽癌亚型的预测基因。 2.鼻咽癌分子亚型转录调控网络 我们将转录因子按照其调控的鼻咽癌亚型标签基因数量排序,靶基因与Ⅰ型标签基因显著重叠的转录因子中,前四位转录因子SP140, IRF8,KLF2和STAT4一共调控了69%Ⅰ型鼻咽癌标签基因；靶基因与Ⅱ型标签基因显著重叠的转录因子中,前六位转录因子KLF2, DNAJC2, FOXM1, HMGB2, MYC和ZNF146一共调控了70%Ⅱ型的鼻咽癌标签基因。 3.鼻咽癌分子亚型蛋白质-蛋白质相互作用网络 我们发现158/327个Ⅱ型标签基因参与了249对蛋白质-蛋白质相互作用,117/351个Ⅰ型标签基因参与了222对蛋白质=蛋白质相互作用。在1000次随机抽取相同数量基因所得的蛋白质-蛋白质相互作用网络中,平均有42/327个随机抽取基因参与了30对蛋白质-蛋白质相互作用,以及平均有43/351个随机抽取基因参与了31对蛋白质-蛋白质相互作用。其中,CDK1与25个Ⅱ型标签基因有相互作用,是Ⅱ型网络中的枢纽。 4.鼻咽癌分子亚型竞争内源性R,NA网络 我们构建了一个由1506个基因及48338个相互作用组成的无向ceRNA网络。22个Ⅱ型标签基因参与了38对相互作用,其中,WEEl参与了20对相互作用,是Ⅱ型鼻咽癌ceRNA网络的枢纽。 5.鼻咽癌治疗药物的预测 Thioridazine是一种已知的多巴胺受体拮抗剂,已被作为抗精神病药物。连接图谱分析预测其可能具有针对Ⅱ型鼻咽癌的治疗作用。 结论 通过对81例非角化型鼻咽癌和21例正常鼻咽上皮组织的基因表达谱,以及EB病毒编码基因的QRT-PCR数据的分析,我们发现非角化型鼻咽癌可以分为(至少)两类。Ⅰ型鼻咽癌有较低的EBV载量,可能有较强的免疫相应和较好的临床预后。Ⅱ型鼻咽癌有较高的EBV载量,可能呈现免疫逃逸的状态,可能具有较强的增殖趋势和较高的远处转移风险,可能具有较高的肿瘤干细胞含量。总体上,Ⅱ型鼻咽癌的恶性程度较高,而这种情况可能是由EBV的载量引起的。这也就解释了为什么血清EBV/DNA抗体滴度是目前非角化型鼻咽癌在临床上早期诊断唯一有效的标志物,也提示了抗病毒治疗在非角化型鼻咽癌中可能具有的前景。 我们对亚型的标签基因构建了转录调控网络,蛋白质-蛋白质相互作用网络及竞争内源性RNA网络,这些结果表明鼻咽癌分子亚型的标签基因不是一个随机出现的结果,而是作为一个整体以一种网络的方式共同参与了鼻咽癌的发生发展并且塑造了两种亚型的生物学特点。这些分子网络中的枢纽,比如CDK1, FOXMl以及WEE1等等,都可能在今后作为鼻咽癌治疗的重要靶点,值得进一步的研究。而我们预测的药物,Thioridazine,也值得进一步考察其是否对鼻咽癌具有治疗功能。 我们必须承认,本研究具有一定的局限性：1)缺乏临床预后数据的支持,无法明确所得鼻咽癌分子亚型是否有预后上的差异。2)缺乏实验的支持,无法验证所构建的各个分子网络的枢纽基因在鼻咽癌中具体的生物学意义,同时,也无法排除样本中所含有的非癌组织对分型的影响。
【关键词】：鼻咽癌 分子分型 转录调控网络 蛋白相互作用网络 竞争内源性RNA网络
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R739.63
【目录】：

• 摘要3-8
• ABSTRACT8-15
• 前言15-16
• 第一章 鼻咽癌分子分型及其分子网络构建16-49
• 一、鼻咽癌分子分型及其生物学差异16-37
• 二、鼻咽癌分子亚型分子网络构建与分析37-43
• 三、鼻咽癌分子亚型药物预测43-49
• 第二章 讨论49-53
• 参考文献53-56
• 附图56-65
• 附录65-69
• 致谢69-70

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 扈庆华,石晓路,庾蕾,庄志雄,刘小立,王冰,邱亚群;蜡样芽胞杆菌DNA分子分型研究[J];中华微生物学和免疫学杂志;2003年11期

2 逄波;O157∶H7大肠埃希菌的分子分型方法[J];中国人兽共患病杂志;2003年01期

3 金春光,徐景野,章丹阳;伤寒沙门菌的脉冲场凝胶电泳分型方法研究[J];中国卫生检验杂志;2005年10期

4 王丽丽;徐建国;;脉冲场凝胶电泳技术(PFGE)在分子分型中的应用现状[J];疾病监测;2006年05期

5 金东;崔志刚;肖玉春;王鑫;顾锋;夏胜利;胡万富;杨晋川;汪华;顾玲;徐建国;阚飙;景怀琦;;中国六省致病小肠结肠炎耶尔森菌的脉冲场凝胶电泳分析[J];中华流行病学杂志;2006年08期

6 柯碧霞;谭海玲;钟豪杰;柯昌文;邓小玲;刘美真;陈经雕;;广东省伤寒沙门菌株的脉冲场凝胶电泳分型研究[J];中国热带医学;2007年01期

7 金春光;石优章;徐景野;郑剑;;用脉冲场凝胶电泳方法对O139霍乱弧菌分型的研究[J];中国卫生检验杂志;2007年04期

8 兰全学;扈庆华;石晓路;王冰;林一曼;程锦泉;张顺祥;;副溶血弧菌脉冲场凝胶电泳技术分子分型分析[J];中国公共卫生;2007年10期

9 王晓稼;邵喜英;;乳腺癌分子标志和分子分型[J];医学分子生物学杂志;2008年02期

10 吴国辉;赵波;王豫林;肖邦忠;熊鸿燕;王文斟;段刚;;重庆市霍乱弧菌的分子流行病学研究[J];热带医学杂志;2008年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 潘建基;;鼻咽癌诊疗技术和策略的演变[A];第十三届中国科协年会第18分会场-癌症流行趋势和防控策略研究研讨会论文集（补充）[C];2011年

2 林娟;邹爱芳;庄碧玉;齐榕;;鼻咽癌放射治疗患者医院感染状况分析及护理[A];全国医院感染护理新进展研讨会、全国传染病护理新进展研讨会、全国自然灾害护理研讨会论文汇编[C];2011年

3 沈露俊;夏云飞;;疗前BMI对于不同疗前血红蛋白水平的鼻咽癌患者的预后影响[A];第六届全国鼻咽癌学术大会论文汇编[C];2010年

4 陈奇鸿;;鼻咽癌病人失眠相关因素分析及护理干预[A];第六届中国癌症康复与姑息医学大会大会论文集和专题讲座[C];2010年

5 谭佳丽;;鼻咽癌调强放疗的护理[A];“全国护理管理改革创新”高层论坛、全国护理新理论、新方法、新技术研讨会论文汇编[C];2011年

6 金风;宝莹娜;吴伟莉;陈海霞;甘家应;;恶性肿瘤干细胞标记物CD34、CD44、CD133与鼻咽癌放、化疗干预性治疗后疗效关系的研究[A];第六届全国鼻咽癌学术大会论文汇编[C];2010年

7 何艳梅;张国标;;鼻咽癌患者住院费用及影响因素分析[A];中国医院协会病案管理专业委员会第十九届学术会议论文集[C];2010年

8 曾木圣;;EBV感染鼻咽上皮细胞的机制[A];新发传染病防治学习研讨会论文集[C];2008年

9 潘志方;唐志列;夏云飞;;光声光谱技术在现代医学领域上的新应用[A];第六届全国高等学校物理实验教学研讨会论文集（下册）[C];2010年

10 余炜;谢瑞祥;;药师参与尼妥珠单抗的常见不良反应的防治[A];2011年中国药学大会暨第11届中国药师周论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 时仲省;食管癌分子分型和个体化诊疗项目获科技部资助[N];科技日报;2007年

2 记者 郑灵巧;拉网搜索未见O104∶H4踪影[N];健康报;2011年

3 记者 耿挺;如何治疗癌症 生物芯片说了算[N];上海科技报;2007年

4 记者 杨满;消渴丸循证医学研究纳入863计划项目[N];中国中医药报;2007年

5 朱国旺;肿瘤防治：新思维应对新挑战[N];中国医药报;2008年

6 吴卫红　段文利 崔芳 整理;从不同视角看转化医学[N];健康报;2010年

7 本报记者 胡珉琦;疾病资源库建立[N];北京科技报;2011年

8 谭克扬邋通讯员 周科际 刘鸿跃 雷文华;目标：围剿4种恶性肿瘤[N];湖南日报;2007年

9 黄从强;糖尿病防治的新阶段[N];中国医药报;2007年

10 冯瑶;江苏省中医院一项课题入选国家863计划评审[N];中国中医药报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 刘书静;鼻咽癌颅内转移的证型特点及其分子基础初步研究[D];湖南中医药大学;2005年

2 郭懿;基于基因芯片的鼻咽癌研究[D];复旦大学;2009年

3 骆海明;用于鼻咽癌高效靶向诊疗的多肽—脂质纳米探针的研制[D];华中科技大学;2013年

4 肖雪;分泌蛋白FSTL1在鼻咽癌中的抑瘤作用及其机制的研究[D];广西医科大学;2013年

5 陈浮;鼻咽癌中Myocardin转录失活机制及其功能研究[D];复旦大学;2010年

6 钟洁希;清鼻方治疗鼻咽癌的实验研究[D];广州中医药大学;2012年

7 鲁娟;miR-26a调控靶基因EZH2抑制鼻咽癌增殖的分子机制研究[D];南方医科大学;2011年

8 刘真;NESG1基因的序列修正及其在鼻咽癌中的功能及分子机制初步研究[D];南方医科大学;2010年

9 陈仁杰;人源抗鼻咽癌LMP-1胞外区抗体Fab免疫毒素的制备及抗鼻咽癌实验研究[D];南京医科大学;2010年

10 王大海;放疗联合益气解毒颗粒治疗鼻咽癌的临床与实验研究[D];湖南中医药大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 林沛;非角化型鼻咽癌分子分型及其调控网络研究[D];南方医科大学;2013年

2 张贝贝;鼻咽癌氧化性DNA损伤及其作用机制的研究[D];广西医科大学;2010年

3 邓嘉辉;鼻咽癌血清代谢组学的研究[D];中南大学;2010年

4 吴苑;一种新的植物提取物抗鼻咽癌转移的实验研究[D];中南大学;2010年

5 邓开凤;利用乙腈与质谱技术筛选鼻咽癌相关血清标志蛋白质的研究[D];广西医科大学;2011年

6 黄晓萍;中药配合放化疗对鼻咽癌患者远期疗效的影响[D];广州中医药大学;2011年

7 刘贺;放疗对鼻咽癌患者唾液中钙、磷含量影响的研究[D];中南大学;2011年

8 郭丽萍;广西鼻咽癌高危人群社区防治点的初步建立[D];广西医科大学;2012年

9 何凤姣;鼻咽癌的分子靶向治疗联合放疗的临床实验研究[D];中南大学;2011年

10 孙艳;电离辐射对鼻咽癌患者鼻腔黏膜损伤机制的研究[D];汕头大学;2010年

，

本文编号：681185