前列腺癌启动子区域DNA甲基化研究

发布时间：2020-08-07 13:31

【摘要】：前列腺癌是老年男性最常见的肿瘤。世界范围内,前列腺癌发病率在男性所有恶性肿瘤中位居第二。根据中国国家癌症中心的最新数据,前列腺癌自2008年起成为泌尿系统中发病率最高的肿瘤,2009年发病率达到了9.92/10万,在男性恶性肿瘤中排名第六位,死亡率达到4.19/10万,在所有男性恶性肿瘤中排名第9位。然而,诊断和评估前列腺癌的特异性标记物血清前列腺特异性抗原(PSA)水平的特异性和敏感性是有争议的。我们的目标是找到一个新的前列腺癌诊断生物标志物。第一部分基于启动子CpG位点联合诊断找到前列腺癌的生物标记物目的:运用生物信息学分析前列腺癌启动子区域CpG位点的差异甲基化,挖掘最适的诊断标记物,验证标记物的甲基化水平及其基因的mRNA表达,探讨甲基化对前列腺癌临床诊断的应用价值及找到更好的生物诊断标记物。材料和方法:研究分析来自癌症基因组TCGA(国际癌症和肿瘤基因图谱计划)的Illumina人类甲基化芯片450平台的423例原发前列腺癌和癌旁组织39例样本的甲基化Cp G位点。通过使用Bioconductor中的微数列预测分析(PAM)包,挖掘诊断的甲基化标记。然后,利用GEO数据进行验证。另外,利用焦磷酸测序对我们收集的前列腺癌及对照样本中的5个CpG位点(cg06363129,cg08843517,cg05385513,cg07220448和cg11417025)的甲基化水平进行检测。结果:8种诊断性甲基化Cp G位点(cg06363129,cg08843517,cg03576469,cg05385513,cg07220448,cg11417025,cg20883831和cg23824801)的ROC曲线下面积(AUC)在TCGA中数据范围从0.910到0.939。除了cg20883831和cg23824801,其他6位点的甲基化水平与它们的表达呈显著正相关(r0.5,P0.001)。另外,cg06363129在GS=7和GS≥8实验组之间出现显著差异(P0.05),同时焦磷酸测序证实4个甲基化位点(cg06363129,cg08843517,cg05385513和cg11417025)对前列腺癌具有很高的诊断水平。结论:基因启动子中4个甲基化CpG位点的联合诊断(cg06363129,cg08843517,cg05385513和cg11417025)具有很高的组织特异性和诊断功效,可作为前列腺癌诊断的潜在生物标志物。第二部分基于全基因组甲基化芯片技术建立前列腺癌相关启动子区域的DNA甲基化图谱目的:DNA甲基化作为主要的表观遗传调控机制,因其发生于癌前病变而受到了研究者的广泛关注。本研究通过分析前列腺癌启动子区域的差异甲基化,挖掘最适的诊断标记物,探讨甲基化对前列腺癌临床诊断的应用价值及前列腺癌启动子的甲基化模式与其癌变的关系。材料和方法:研究分析了来自TCGA的Illumina humanmethylation 450平台的462例原发前列腺癌和癌旁的39份标本的启动子区域的差异甲基化,生物信息学找出有差异的甲基化启动子,后通过受试者工作特征曲线(ROC)对甲基化启动子的诊断效能做了评估,并用相关分析证实其表达产物有关联性。结果:找到有差异的992个甲基化启动子,其中663个高甲基化和329个低甲基化。缩小重心分类法选出5个启动子分别是SCGB3A1基因的启动子ENSG00000161055,AOX1基因的ENSG00000138356,LTC4S基因的ENSG00000213316,CSRNP1基因的ENSG00000144655,GSTM2P1基因的ENSG00000213366。ROC曲线分析得出5个基因的启动子区域联合AUC曲线下面积为0.920,最后相关性分析表明这5个启动子与该基因有显著的相关性(r~2=-0.248,P0.001)。结论:五个启动子ENSG00000161055,ENSG00000213366,ENSG00000144655,ENSG00000138356,ENSG00000213316的甲基化联合为寻找诊断前列腺癌的生物标记物提供了方向,其与表达的显著相关说明它们可能具有重要的生物功能。
【学位授予单位】：广西医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R737.25
【图文】：

甲基化,位点,前列腺癌,火山

图 1-1 TCGA 中差异甲基化位点的分析（A）前列腺癌中肿瘤和瘤旁组织之间 FDR <1差异甲基化位点的火山图。（B）启动子区域内差异甲基化位点的分布。（C）CpG 岛差异甲点的分布。Figure1- 1 The analysis of differentially methylated sites from TCGA (A) The volcanodifferentially methylated sites with FDR< 1E-10 between the tumor and the adjacent in prostate can

ROC曲线,前列腺癌,基因启动子,效能

图 1-3 诊断效能和基因通路富集的分析（A）TCGA 的 423 个前列腺癌和 39 个其相邻本的基因启动子中 8 个 CpG（cg06363129，cg08843517，cg03576469，cg05385513，cg07211417025 和 cg20883831）联合诊断的 ROC 曲线。（b）GSE74013 的 12 个实体肿瘤样本和旁组织的基因启动子中 8 个 CpG（cg06363129，cg08843517，cg03576469，cg05385513，cg07211417025 和 cg20883831）联合诊断的 ROC 曲线。（C）TCGA 的 423 个前列腺癌和 39 个

甲基化水平,前列腺癌,正常组织

图 1-6 通过焦磷酸测序的前列腺癌和正常组织之间的甲基化水平。Figure 1-6 Methylation levels between prostate cancer and normal tissues bypyrosequencing.

【参考文献】