基于转录组数据的癌症凋亡机理的研究

发布时间：2020-10-30 11:51

　　 癌症是关乎人类健康的至要因素同时也是一个全球主要的死亡原因,据世卫组织统计,2004年全球癌症死亡人数达740万(约占所有死亡人数的13%),若不予以适当干预,至2030年,死亡人数预计将达1200万。因此许多科学家和医务工作者长期致力于研究肿瘤发生发展的机理,试图找到有效的癌症预防、诊断、监测和治疗的手段。癌症是一种极其复杂、多方面的疾病,同时也是遗传易感性、环境因素和生活方式综合作用的结果。癌症是一种不仅在基因组水平异常(基因突变、基因拷贝数异常,基因表达异常),同时也在表观基因组水平(基因甲基化)异常的高度异质性疾病,不同类型的癌症具有高度异质性,甚至在同一癌症患者中也是如此。随着生物信息学的不断发展以及人们对于癌症这一对人类威胁最大的疾病的重视,有关肿瘤的不同组学数据不断涌现,基于不同组学数据的肿瘤发生、发展及致病机理的研究引起了人们的广泛关注。凋亡途径的功能障碍是肿瘤的重要特征之一,逃避细胞凋亡(程序性细胞死亡)是癌症发生和发展的一个主要原因,对不同细胞凋亡异常机制的认识可以帮助我们找到针对触发肿瘤细胞死亡的治疗策略。大量的科学研究结果表明,癌细胞的异常凋亡对早期癌症的发生和维持至关重要,而靶向凋亡过程在抗肿瘤治疗中将会起到重要作用。我们从GEO数据库下载了15种癌症的转录组数据,为了减少不同数据平台造成的数据偏差,转录组数据从同一平台选择。由于处理这种大规模数据需要慎重考虑质量、预处理(标准化)和每一步的高质量数据,我们收集了一个高质量的数据库,其中包括大量关于途径、主要生物学过程和转录因子、死亡结构域超家族以及与细胞凋亡有关的不同功能组的信息,并在不同尺度上系统的从基因水平、转录因子、GO通路水平上综合研究了这15种癌症的细胞凋亡的失调机制,又对凋亡相关的基因预测了其是否可分泌入血液。从本文的综合分析来看,与细胞凋亡相关的差异表达基因对于大部分癌症显示出高度的特异性。在不同水平的生物功能和生物过程中,有一些特异性因素和共同因素能在不同范围内诱导细胞凋亡的失调。例如,所有的癌症似乎都经历了Toll信号传导途径失调和细胞凋亡诱导失调,但也有些癌症具有不同的特异性诱导机制,如胰腺癌是由氧化应激诱导的,脑癌是以响应化学刺激的方式诱导细胞凋亡,肝癌的细胞凋亡失调趋向于经历外源途径。本研究表明,大规模水平上的多种癌症转录组数据的凋亡机制比较分析有助于探索肿瘤发生机制,为临床提供更为有效的帮助。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R730.2
【部分图文】：

图 2.1 与凋亡相关的 1073 个基因的 PPI 互作网络图纵观网络示意图中的基因分布特征，可看出它基本呈现的是一种无尺度网络，egree)分布表示出极大的差异性(节点的度是指与其相连的边数)。而只要充分挖掘网的拓扑结构，就有助于找出其中的隐藏的重要内容，提高对生物学系统的理解。

应用MCODE插件根据默认设置得到的四个网络模块示意图

公式：i iiix yTs …………………………………（3.1）0 12 221 1 ij0 1( ) (y )2n nj ij i j iix x ySn n …………………（3.2）其中iS 是基因 i 在样本中的合并标准差估计；0101ni i ijx xn 是癌组织样本的平均表达值，0111ni i ijy yn 是正常组织样本的平均表达值。为了在十五个类型的癌症选择合理的 P 值和倍数变化阈值，在图 3.1 中，我们检查了15 种不同癌症的差异表达基因的数量，这些基因由不同的调整 P 值和倍数变化值决定,我们选取调整 P 值最多为 1%，并将倍数变化值至少 1.5 作为检测差异表达基因的阈值。
【参考文献】

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本文编号：2862434