胃癌易感基因以及预后相关基因的生物信息学分析

摘要

胃癌是东亚地区高发的恶性肿瘤，在中国的发病率和死亡率均排在第二位。胃癌的发病原因有多种，大约10％的胃癌的发生与遗传因素相关[1]。CDH1是最早发现的与家族弥散型胃癌发生相关的基因，这一类型的胃癌中有30～40％病人携带CDH1基因突变。近年来又相继发现ATM、PALB2、BRAC1等基因的遗传性突变与胃癌的发生相关。对于非家族弥散型胃癌的遗传因素，尤其在胃癌高发的东亚人群中，还知之甚少，大量的遗传性因素还有待挖掘。胃癌的预后较差，五年生存率仅有不到10％[2]。影响胃癌转移以及预后的机制尚不明确，因此从分子水平上挖掘与胃癌预后相关的基因，对患者的临床治疗以及预后判断有重要的意义。
　　本研究主要分为两部分，第一部分利用癌症基因组图谱胃癌数据集中东亚人以及部分中国人胃癌的基因组测序数据来挖掘东亚人群中可能的胃癌易感基因。我们首先分析了77个东亚胃癌患者和75个中国胃癌患者的遗传性突变数据，得到103个已知癌症相关基因中在胃癌病人中存在较高频率的遗传性有害突变的基因。随后收集了78个中国胃癌患者的血液DNA进行高通量测序，验证这些基因在这组病人中的遗传性突变频率。
　　结果得到MSH6、MUTHY以及MLH1在中国人胃癌患者中有害突变的频率较高，是可能的胃癌易感基因。
　　第二部分利用癌症基因组图谱中的胃癌体细胞突变数据和表达量数据，从胃癌肿瘤组织中高频突变或高表达基因中挖掘与临床分化和预后相关的基因。我们首先分析了胃癌体细胞突变数据，筛选并统计了出现有害突变频率较高的基因，并比较这些基因在不同分期及分化程度的病例中的突变频率。我们还对基因表达数据进行差异表达分析，对于在肿瘤组织中高表达的基因做生存分析，使用Log-rank检验并做FDR校正，筛选出mRNA表达量与胃癌预后相关联的基因。体细胞突变分析的结果得到PIK3CA和APC的有害突变频率在不同分化程度的胃癌存在差异(Fisher's exact test：p＜0.05)。差异表达分析得到2040个在肿瘤组织中上调的基因，2357个在肿瘤组织中下调的基因。生存分析得到8个对胃癌预后有影响的基因，1个为保护因素，7个危险因素。
　　本研究通过挖掘癌基因组图谱中的胃癌数据集以及中国人的胃癌突变数据，得到了东亚胃癌患者人群中发生有害遗传性突变频率较高的癌症基因以及与胃癌分化及预后相关的基因，为接下来的研究提供了线索和依据，也为临床治疗提示了新的预后指标。

目录

摘要

第一部分：前言

1 胃癌概述

1．1 胃癌的发病原因及早期症状

1．2 胃癌的分型及预后

2 癌症基因组变异概述

2．1 胃癌遗传因素的研究进展

2．2 胃癌预后相关基因研究进展

3 小结

第二部分：胃癌遗传性基因突变的研究

1 数据概览

1．1 癌症基因组图谱数据集

1．2 EBI中国人胃癌测序数据

1．3 千人基因组对照人群突变数据

1．4 8554个非癌症患者对照人群的突变数据

2 分析方法

2．2 分析所需参考文件列表

2．3 序列比对及突变识别

2．2 样本过滤

2．3 突变筛选

2．5 突变统计

2．6 TCGA突变数据的LOH分析

2．7 KEGG通路富集分析

3 结果与讨论

3．1 样本信息概况

3．2 中国人群外显子组数据分析质控结果

3．3 突变频率统计结果

3．4 中国胃癌人群中发生高频突变的基因

3．5 TCGA亚洲胃癌患者中高频突变的基因

3．6 TCGA数据LOH分析结果

3．7 验证人群中的基因突变频率统计

3．8 三个群体突变基因比较结果

4 小结

第三部分：胃癌预后相关基因的挖掘

1．数据概览

1．1 癌症基因组图谱数据集RNAseq数据

1．2 癌症基因组图谱数据集胃癌体细胞突变数据

1．3 癌症基因组图谱数据集胃癌病例临床信息

1．4 78个中国人胃癌体细胞突变数据

2 分析方法

2．1 软件及版本信息

2．2 分析所需参考文件

2．3 突变注释以及筛选

2．4 不同分型中体细胞突变差异的分析

2．5 mRNA差异表达分析

2．6 聚类分析

2．7 生存分析

3．结果与讨论

3．1 样本人群基本特征

3．2 胃癌基因组突变数据分析结果

3．3 差异表达分析结果

3．4 生存分析结果

4．小结

参考文献

文献综述 胃癌预后相关基因的研究进展

附录

个人简历

致谢

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