结直肠癌肝转移相关基因的生物信息学分析

摘要

目的:通过对美国国家生物技术信息中心(NCBI)的GEO数据库现有的基因表达数据以及相关临床数据进行数据挖掘分析,以期寻找结直肠癌(Colorectal Cancer, CRC)肝转移发生的关键基因及治疗靶点。方法:对GEO数据库进行数据检索,筛选出包含正常结直肠组织、CRC组织以及CRC肝转移组织的基因芯片。采用GEO2R工具筛选CRC和正常结直肠组织的差异表达基因以及CRC与CRC肝转移之间的差异表达基因,进一步筛选出两基因集的共有差异表达基因。使用注释、注释可视化和集成发现数据库(DAVID)进行基因本体论(GO)分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)途径分析。利用STRING数据库和Cytoscape软件进行蛋白–蛋白互作(PPI)网络的构建和Hub基因的筛选。使用R语言分析Hub基因在正常结直肠、CRC以及CRC肝转移组织中的表达情况,使用基因表达谱交互分析(GEPIA)数据库分析Hub基因与CRC预后的相关性。结果:检索得到基因芯片GSE49355,CRC和正常结直肠组织的基因集中存在1394个差异表达基因,CRC与CRC肝转移的基因集中存在125个差异表达基因,两个基因集共有的差异表达基因有29个。GO分析显示,它们的生物学过程可能主要富集在补体激活、正向调节多肽酶活性、替代途径等;细胞学组分主要定位于血液微粒以及细胞外周;分子功能富集于补体和凝血级联、IL-17信号通路、肿瘤坏死因子信号通路等。KEGG信号通路的富集分析显示,差异基因主要富集于补体和凝血级联、IL-17信号通路、TNF信号通路等。对蛋白质相互作用分析中有关联的基因进行排序,前5个Hub基因为SPP1、MMP1、MMP3、CXCL1、CXCL5,它们在CRC中的表达均高于正常结直肠组织,SPP1的表达量在正常结直肠、CRC以及CRC肝转移组织逐渐增高,并且SPP1的高表达与CRC患者较差的生存显著相关。结论:SPP1、MMP1、MMP3、CXCL1、CXCL5与CRC肝转移具有相关性,或可为进一步研究CRC肝转移发生发展的分子机制提供一定基础。