食管基底細胞樣鱗癌的基因芯片數據分析.pdf

1、目的：食管癌是我國的十大特色腫瘤之一，同時我省處于食管癌高發(fā)地帶，且多數患者在就診時已經錯過了最佳的治療階段，雖然在對食管癌的病理及治療手段研究有大宗的報道，但對其中一種較為罕見且惡性度較高的食管癌亞型：食管基底細胞樣鱗癌（basaloid squamous cell carcinoma of the esophagus, BSCCE）的研究卻受限于其罕見性，而鮮有報道，目前的研究表明BSCCE的最佳治療手段是手術治療，然而其遠期生存率

2、并不理想，為了進一步研究BSCCE的病理特征，挖掘可能存在的治療靶點，從而提高臨床治療后的遠期生存率，本研究利用生物信息學方法和基因芯片手段，對BSCCE的組織樣本基因水平表達情況進行分析，探討其可能的病理學過程和腫瘤免疫逃逸機制，同時對BSCCE獨特的腫瘤微環(huán)境及其臨床指標在對其遠期預后的病理基礎進行討論，以期為臨床工作中更好的治療BSCCE提供一定的理論基礎。
　　方法：本實驗利用高通量的生物信息學手段，將BSCCE組織樣本與

3、正常組織樣本的基因表達情況進行對比分析，通過樣本送檢獲得原始的基因芯片數據，利用R語言軟件（R3.2.3）完成質量控制，數據歸一化和降噪處理，自主獲取真實可靠的BSCCE組織樣本與同體正常組織樣本的基因差異表達情況（log|FC|≥2, P<0.01），利用DAVID在線分析系統(tǒng)對差異表達基因進行常規(guī)的基因本體論（gene ontology, GO）分析和京都基因與基因組百科全書（kyoto encyclopedia of genes

4、and genomes, KEGG）信號通路分析以及差異基因疾病分析（Disease）獲取對BSCCE組織病理情況相關的分析結果，利用STRING-OL工具對差異表達基因的可信度（可信度≥0.4）進行篩選，在盡力降低假陽性可能的情況下獲取差異表達基因的蛋白質相互作用分析（Protein-protein interaction, PPI），并進一步利用Cytoscape軟件對篩選后的PPI結果制作相應的基因相互作用網狀圖，并進一步篩選核心

5、表達的差異基因。利用以上分析進一步深入理解BSCCE的病理學狀態(tài)，對其獨特的是中性粒細胞侵入原因及惡性遠期預后進行了一定分析。
　　結果：BSCCE組織相對于正常組織的上調差異表達基因共489個，下調差異表達基因922個（log|FC|≥2, P<0.01）。
　　1、 GO分析：BSCCE組織相對于正常組織的上調表達基因GO分析結果共238條，選取可信度較高（P<0.01，F(xiàn)DR<0.01）的19條進行分析，為了進一步分析

6、BSCCE可能的病理改變或腫瘤微環(huán)境，將GO分析中細胞外或細胞基質等作為主要的分析對象，其結果顯示上下調表達的差異基因中與細胞外或細胞外基質相關的分析條目的可信度與參與基因數都遠遠超過其他GO條目（尤其在下調差異基因部分），其中上調表達的差異基因中GO分析結果為：GO:0030574-collagen catabolic process，16個參與基因， GO:0030198-extracellular matrix organizat

7、ion24個參與基因， GO:0005578-proteinaceous extracellular matrix25個參與基因，下調表達的差異基因中GO分析結果為：GO:0070062-extracellular exosome117個參與基因， GO:0005615-extracellular space89個參與基因， GO:0005576-extracellular region90個參與基因，對上調的GO分析條目中所包含的差異

8、基因進行進一步分析，發(fā)現(xiàn)了幾個在BSCCE腫瘤組織中擁有腫瘤標志物潛力或對遠期臨床預后會有較大幫助的基因，其中包括：ITGB4、COL5A1、LAMB3等13個基因。
　　2、 KEGG分析：在這一分析中提取了幾個可能與腫瘤病理及免疫微環(huán)境有重要關聯(lián)的信號通路，其中上調表達的差異基因分析結果為：p53 signaling pathway, Toll-like receptor signaling pathway等。下調表達的差異基

9、因分析結果包括：Drug metabolism-cytochrome P450 pathway, MAPK signaling pathway, Calcium signaling pathway, Cytokine-cytokine receptor interaction pathway。結果篩選出LAMB3、LAMC2、MFAP2等11個基因。
　　3、疾病相關分析：進一步對可能與腫瘤病理相關的605027-Lympho-m

10、a, non-Hodgkin, somatic分析結果及其參與基因RAD54B, RAD54L進行了重點分析。
　　4、核心差異基因篩選及分析：在利用STRING-OL工具完成高可信度PPI分析后，篩選其中相互作用數目≥20的差異表達基因作為核心差異基因共30個，其中上調的24個，下調的6個，并對其進行了逐個的分析，篩選獲得TOP2A、CDC20、CDC6等15個基因。
　　結論：我們的分析結果共篩選腫瘤相關基因25個，其中

11、GO分析獲得ITGB4、LAMB3、ITGA6、TGFBI、LAMC2、MFAP2，膠原蛋白家族COL5A1、COL7A1、COL1A1、COL1A2、膠原蛋白酶家族（MMP1、3、9）共13個基因；KEGG分析獲得LAMB3、LAMC2、MFAP2、膠原蛋白酶家族（MMP1、3、9）、TOP2A、CDC20、CDC6、CDC25A、CYP1B1共11個基因；PPI分析的結果提示我們TOP2A、CDC20、CDC6、CDC25A、CYP