基于生物信息学筛选KRAS突变型结直肠癌关键基因及信号通路

摘要

结直肠癌(CRC)是一种威胁生命的疾病,在世界范围内具有较高的发病率和死亡率.分子靶向药物已成为结直肠癌个体化治疗和综合治疗的一线方案,靶向药物的治疗有效性受KRAS基因状态的影响,KRAS基因突变会导致靶向药物疗效差.大约40％的CRC病例中KRAS基因发生突变,对于晚期KRAS突变型CRC往往缺乏有效的治疗方案.为了筛选KRAS突变型CRC中的关键基因，从GEO mRNA(Gene Expression Omnibus)数据库中下载数据集GSE8332，选择4种突变型KRAS CRC 细胞系（DLD1，HCT116，LOVO，SW480）和1种野生型KRAS CRC 细胞系（CACO-2）进行数据分析。使用 R语言的Limma 包获得差异表达的基因（DEG），使用DAVID 数据库对发现的DEG进行GO功能和Pathway信号通路的富集分析，通过STRING建立蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络并通过Cytoscape 可视化筛选出候选枢纽基因。采用Onco Lnc在线工具对候选枢纽基因进行总生存期（OS）分析。获得了745个DEG，它们主要富集于胆固醇和磷脂外排，血小板活化，ECM-受体相互作用和 PI3K-Akt信号通路等相关类别。PPI网络中筛选出56个候选枢纽基因，Onco Lnc在线分析后56个基因中的3个与结肠腺癌患者的OS较差相关，包括TIMP1，RASD1和NOS2。进一步的免疫组织化学结果验证显示，NOS2低表达的KRAS-MT CRC与较差的总生存期相关。综上，NOS2可能为KRAS突变型CRC的诊断和治疗提供潜在的靶点。