与前列腺癌恩杂鲁胺耐药相关铁死亡基因的生物信息学分析

摘要

目的基于生物信息学方法分析与前列腺癌恩杂鲁胺耐药相关的铁死亡差异表达基因。方法从基因表达数据库(GEO)中下载恩杂鲁胺耐药与未耐药的前列腺癌细胞测序基因集(GSE104935、GSE78201),筛选差异表达基因;通过FerrDb数据库收集铁死亡相关基因。通过ImageGP维恩图工具将GEO数据库中差异表达基因及FerrDb数据库中铁死亡相关基因取交集,获得铁死亡相关恩杂鲁胺耐药前列腺癌的差异表达基因。将筛选出来的差异表达基因通过R软件进行GO功能(包括生物过程、分子功能、细胞成分)和KEGG作用通路富集分析。选取美国癌症研究所及美国人类基因组研究所收集处理的关于前列腺癌的测序数据和临床数据(TCGA-PRAD),通过R软件对铁死亡相关恩杂鲁胺耐药前列腺癌差异表达基因进行临床预后的单因素、多因素Cox回归分析,获得铁死亡相关恩杂鲁胺耐药前列腺癌的预后标志基因。用R软件在TCGA-PRAD队列中分析铁死亡相关恩杂鲁胺耐药前列腺癌预后标志基因的表达水平,Kaplan-Meier法比较预后标志基因高、低表达者的总生存期(OS)、无进展生存期(PFI)和疾病特异性生存期(DSS)。利用R软件绘制预测患者1、3、5年OS、PFI的受试者工作特征(ROC)曲线,通过曲线下面积(AUC)评价预测价值。结果从GEO、FerrDb数据库中共筛选获得铁死亡相关恩杂鲁胺耐药前列腺癌的差异表达基因31个。GO功能分析显示,铁死亡相关恩杂鲁胺耐药前列腺癌差异表达基因主要富集的生物过程为营养水平反应、细胞对外界刺激的反应、氧化应激反应等,主要富集的细胞成分为自噬体膜、次级溶酶体、自噬体等,主要富集的分子功能为类固醇脱氢酶活性、醛醇NADP+1-氧化还原酶、酰CoA连接酶活性等;KEGG作用通路分析显示,铁死亡相关恩杂鲁胺耐药前列腺癌差异表达基因主要富集的作用通路为花生四烯酸代谢、自噬、卡波西肉瘤相关疱疹病毒感染等。单因素、多因素Cox回归分析显示,LAMP2为铁死亡相关恩杂鲁胺耐药前列腺癌的预后标志基因。TCGA-PRAD队列中,LAMP2在前列腺癌组织中相对表达量低于正常组织(P<0.01),LAMP2低表达者OS、PFI均低于高表达者(P均<0.05),DSS与高表达者差异无统计学意义。ROC曲线结果显示,LAMP2预测前列腺癌患者1、3、5年OS的AUC分别为0.825、0.747、0.770,预测前列腺癌患者1、3、5年PFI的AUC分别为0.539、0.601、0.568。结论LAMP2、VEGFA、ACSF2等铁死亡相关恩杂鲁胺耐药前列腺癌差异表达基因主要富集在营养水平反应、细胞对外界刺激的反应、氧化应激反应等功能及花生四烯酸代谢、自噬、卡波西肉瘤相关疱疹病毒感染等作用通路。LAMP2为铁死亡相关恩杂鲁胺耐药前列腺癌的预后标志基因,LAMP2异常低表达是前列腺癌患者预后不良的独立危险因素,其对患者预后具有良好的预测价值。