整合生物信息学筛选头颈部癌预后相关分子标记物的研究

发布时间：2020-08-14 06:31

【摘要】：研究背景:以往对头颈部癌的预后研究局限于单因素或单基因研究,随着以GEO、GCBI、HPA和TCGA为代表的公共数据库的出现,使得通过生物信息学的方法,高通量筛选出与头颈部癌预后相关的基因并以此为依据对患者进行个体化的治疗成为一种新的手段。研究目的:通过整合生物信息学的方法筛选并评价头颈部癌预后的相关分子标记物。研究方法:1.通过GEO及GCBI数据库选出符合纳入条件的头颈部癌基因芯片,使用GCBI在线实验室分析多组芯片中头颈部癌共同差异表达的基因。2.从TCGA数据库中获取头颈部癌预后相关的基因数据,与GCBI数据库中获得的差异表达基因做对比分析,取交集,筛选出提示预后良好和预后不良的2组共同差异表达基因。3.从HPA数据库中下载头颈部癌患者的临床数据,根据临床分期将患者分为早期和晚期两组,筛选出与肿瘤临床分期相关的候选基因。将与肿瘤临床分期相关的候选基因与提示预后良好和预后不良的2组基因取交集,筛选出与头颈部癌分期、预后均相关的基因。4.从TCGA数据库中下载关于筛选出的基因在癌组织及癌旁正常组织的表达量数据,通过受试者工作特征曲线(Receiver operating characteristic curve,ROC曲线)分析上述筛选得到的单基因及多基因组合对头颈部癌预后评估的诊断效能。研究结果:1.通过GEO及GCBI数据库选出符合纳入条件的三组基因芯片(GSE29330、GSE33205和GSE9844),从中筛选出784个共同差异表达基因,其中包括519个转录上调的基因和265个转录下调的基因。2.通过TCGA数据库进一步筛选出提示头颈部癌预后不良的基因50个;提示预后良好的基因29个。3.结合HPA数据库,进一步筛选出8个和头颈部癌分期、预后均相关的8个基因。其中ENDOU、NFIA、GIMAP6和GIMAP7的高表达提示预后良好;USP14、P4HA1、PPFIA1和PFDN2的高表达提示预后不良。4.采用ROC曲线分析对筛选得到的基因进行评价。发现联合分析可提高诊断效能,其中ENDOU与NFIA双基因联合或ENDOU、NFIA、GIMAP6与GIMAP7四个基因联合分析最具诊断效能,提示预后良好;USP14、P4HA1、PPFIA1与PFDN2四个基因联合诊断最具诊断效能,提示预后不良。研究结论:1.ENDOU、NFIA、GIMAP6和GIMAP7在头颈部癌中高表达,提示预后良好;2.USP14、P4HA1、PPFIA1和PFDN2在头颈部癌中高表达,提示预后不良;3.ENDOU与NFIA双基因联合或ENDOU、NFIA、GIMAP6与GIMAP7四个基因联合分析最具诊断效能,提示预后良好;USP14、P4HA1、PPFIA1与PFDN2四个基因联合诊断最具诊断效能,提示预后不良。由此,我们通过整合生物信息学初步建立了头颈部癌预后相关的基因谱。
【学位授予单位】：广西医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R739.91;Q811.4
【图文】：

基因芯片,绿色,蓝色,红色

筛选头颈部癌预后相关分子标记物的研究硕士学位论文16图1. 蓝色代表基因芯片GSE 29330；红色代表基因芯片GSE 33205；绿色代表基因芯片GSE9844。重叠部分及数字代表基因共同差异表达基因及其数量。3.与TCGA数据库交集，筛选出与头颈部癌预后相关的基因谱式。把GCBI数据库中获得的784个共同差异表达的基因与TCGA数据库中提示头颈部癌预后不良的341个基因和预后良好的452个基因进行分析，得出提示预后不良的有50个，分别为：PLAU、MNAT1、MET、EIF3B、ITGA3、EXT2、USP14、F2RL1、NUP37、DSG2、DCUN1D5、SSR3、PFN2、LIMA1、PXN、ANO1、STC1、EIF5A2、SQLE、ITGA6、DKC1、GART、TNFRSF12A、HMGA2、PGRMC1、INHBA、PRMT5、LCLAT1、ZDHHC9、FSCN1、NFE2L1、STIP1、PSMB5、LRRC59、HSPH1、P4HA1、SERPINE1、PDIA6、PPFIA1、CAV2、TTPAL、STC2、KDELR2、YKT6、ACTN1、PHLDB2、FOSL1、LAPTM4B、SEMA3C、PFDN2。提示预后良好的基因有29个，分别是：COL7A1、BRIP1、TMPRSS11B、ENDOU、NFIA、USP6NL、FUT6、ITSN2、CLEC3B、ATP13A4、HLF、NKTR、TJP3、ZNF101、GIMAP6、MFAP4、EPB41、CLCA4、GIMAP7、EXPH5、ALDH3A1、TMEM50B、CELF2、TGFBR3、ECHDC2、TCP11L2、FAM3D、DENND2D、DCLRE1C。（图2）

差异表达基因,蓝色,数据库

CLEC3B、ATP13A4、HLF、NKTR、TJP3、ZNF101、GIMAP6、MFAP4、EPB41、CLCA4、GIMAP7、EXPH5、ALDH3A1、TMEM50B、CELF2、TGFBR3、ECHDC2、TCP11L2、FAM3D、DENND2D、DCLRE1C。（图2）

综合分析,数据库,肿瘤,预后良好

NFIA、GIMAP6、GIMAP7在肿瘤早期的表达高于晚期（P＜0.05），高表达ENDOU、NFIA、GIMAP6、GIMAP7的患者具有更高的五年生存率，提示预后良好（图3、4：A-D，表 2）。同样，我们在HPA数据库中，将所筛选出提示预后不良的50个基因所对应的病例按早期与晚期分为2组，分析基因表达与肿瘤早晚期的关系，发现USP14、P4HA1、PPFIA1、PFDN2在肿瘤早期的表达低于晚期（P＜0.05），高表达USP14、P4HA1、PPFIA1、PFDN2的患者具有更低的五年生存率，提示预后不良（图3、4： E-H，表2）。

【参考文献】