人乳头状瘤病毒相关头颈部鳞状细胞癌关键基因及信号通路分析

摘要

目的 探索人乳头状瘤病毒(human papilloma virus,HPV)阳性和阴性头颈部鳞状细胞癌(head and neck squamous cell carcinoma,HNSCC)的差异表达基因及关键通路,为HPV相关HNSCC 的诊断和治疗提供候选基因靶点.方法 从美国国立生物技术信息中心(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库中检索获得序号为GSE3292的HPV相关HNSCC表达谱芯片研究系列(其中HPV阳性癌组织8例、阴性28例,含口腔癌15例、口咽癌9例、喉癌9例、下咽癌3例),通过Gene-Cloud of Biotechnology Information (GCBI)分析平台筛选得到差异表达基因,运用DAVID数据库进行基因本体分析和信号通路富集分析.通过STRING数据库构建蛋白相互作用网络后,利用Cytoscape软件筛选关键基因并进一步行信号通路富集分析,最后使用UALCAN数据分析工具检验关键基因在癌症基因组图谱(the cancer genome atlas,TCGA)数据库中的表达差异性.结果 从芯片检测的25 000多个基因中筛选得到573个差异表达基因,其中上调基因539个,下调基因34个,经Cytoscape两轮筛选确定细胞周期蛋白依赖性激酶1 (cyclin-dependent kinases 1,CDK1)、增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)、微小染色体维持蛋白(minichromosome maintenance proteins,MCM)家族(MCM2、MCM3、MCM6、MCM7)、复制因子C4(replication factor C subunit 4,RFC4)、驱动蛋白家族成员11 (kinesin family member 11,KIF11)等27个基因为关键基因.基因本体分析和信号通路富集分析显示差异表达基因主要分布于染色体及核质、核内腔、膜包围内腔等部位,并参与DNA复制、DNA代谢、细胞周期、细胞分裂等生物学过程以及以p53信号通路为核心的6个主要信号通路(P＜0.01).经TCGA数据库检验证实27个关键基因在HPV阳性及阴性HNSCC中的表达差异均有统计学意义(P＜0.01).结论 CDK1、PCNA、MCM家族等关键基因在HPV诱发HNSCC的过程中发挥重要作用,而p53通路是此过程的核心通路,且在HNSCC两个亚型中的调控作用存在差异.CDK1、MCM7、RFC4有望成为治疗HPV阳性HNSCC的潜在靶点,而MCM2、MCM3、PCNA、KIF11可能作为HPV阳性HNSCC诊断及预后的标志物.