基于生物信息学分析IGF2BP基因家族在肝癌中的预后价值及中药靶向治疗的研究.pdf

通讯作者:.基于生物信息学分析 基因家族在肝癌中的预后价值及中药靶向治疗的研究周金爱陈源红杨建波(右江民族医学院基础医学院广西百色)摘要 目的 研究胰岛素样生长因子 结合蛋白()家族在人类肝癌中的表达和预后价值 方法通过 数据库分析 基因家族在肝癌中的表达水平 采用 数据库评估 基因家族的表达与肝癌患者预后的相关性使用 数据库探索 家族在 肝癌患者组织中共表达基因情况通过 数据库对差异基因进行 通路富集分析通过 数据库分析 家族的表达与甲基化相关性并基于 数据库分析 基因家族与各种肿瘤浸润免疫细胞的相关性 结果 基因家族在肝癌组织中呈高表达、和 的高表达与肝癌患者总生存率显著相关 与 和 表达存在互作的差异性基因有、与 表达关联紧密的基因有、等 它们主要富集在代谢途径、视黄醇新陈代谢、咖啡因代谢、药物代谢细胞色素、细胞周期、化学致癌作用、复制等通路 在肝癌中 家族的高表达与甲基化相关 基因家族的表达与 种肿瘤免疫细胞变化相关 结论 家族的表达与预后、甲基化密切相关其可能通过影响免疫细胞的浸润相关通路调控肝癌的发生与发展有望作为肝癌的潜在治疗靶标关键词 肝癌 基因家族预后生物信息学中药中图分类号.文献标识码 文章编号 ():./.()()().蛇 志 ()年第 卷第 期.肝细胞癌(简称肝癌)是世界上最常见的恶性肿瘤之一 根据 年以来的癌症统计数据肝癌的死亡率在所有癌症中排名第 位 目前甲胎蛋白()是肝癌的主要诊断和预后标志物但其对早期肝癌的诊断灵敏度和特异度性较差 因此迫切需要寻找新的生物标志物作为肝癌的潜在诊断指标和治疗靶点 胰岛素样生长因子结合蛋白()又 称 结 合 蛋 白()包括()、()和()其中 在胚胎发生和致癌作用中起着重要作用 研究表明 可以通过增强肿瘤细胞的增殖和转移来达到致癌的目的 有研究发现 在肝癌组织中呈高表达其通过直接识别并结合 的 位点增强了 的稳定性促进肝癌细胞增殖 而关于 与肝癌的关系研究较少目前关于 基因家族在肝癌发生发展中的表达、功能、机制尚未清楚 因此本研究利用生物信息学方法对肝癌数据进行更深入的研究为肝癌的研究提供科学依据 材料与方法.数据来源通过(:/./.)数据库分析 基因家族在肝癌和正常肝组织中的表达差异包括 例肝癌组织样品和 例正常对照组织样品以 .为差异具有统计学意义.基因家族的表达与肝癌患者预后相关性分析通过 数据库评估 基因家族的表达水平与肝癌患者总生存期的相关性以 .为差异具有统计学意义.基因家族共表达基因的筛选和通路富集分析本研究使用(:/.)数据库探索 家族在 数据库肝癌患者组织中共表达基因情况并通过 网站上的在线基因功能注释工具(版本.)(:/./.)对差异基因进行 通路富集分析以.为入选的标准.基因家族的表达与甲基化关系 通过(:/./)数据库分析 家族 组肝癌样品共 例肝癌患者的基因组水平变化.基因家族与肿瘤免疫细胞浸润的关系在(:/./)数据库的 模块输入 基因家族分析该家族与 细胞、细胞、细胞、单核细胞、中性粒细胞和树突状细胞等各种肿瘤浸润免疫细胞的相关性通过 检验分析数据.为差异具有统计学意义.治疗肝癌药物的筛选方法将 基因家族在肝癌中共表达 基因导入(:/./)数据库在 模块通过设置条件 .筛选用于治疗肝癌的中药 通过(:/./.)数据库、(:/./)数据库寻找中药有效成分并利用 软件构建中药成分核心靶点网络图 结果.家族在肝癌组织中的表达 为进一步研究 基因家族在肝癌组织中的表达通过 数据库分析 基因家族在 数据库来源的 例肝癌组织以及 例正常组织中的表达 结果显示、和 表达水平在肝癌组织中比正常组织升高差异具有统计学意义(.)见图.家族表达与肝癌患者预后的关系分析 为研究 基因家族表达量与肿瘤患者总生存率之间的关系对 中的肝癌数据进行分析结果显示在肝癌患者中 的高表达与肝癌患者总生存率显著相关差异具有统计学意义(.)和 的高表达与肝癌患者的总生存率有相关性差异均有统计学意义(.)见图.家族在肝癌中的共表达基因筛选以及功能富集分析 基于 数据库分析 基因家族在肝癌中共表达基因 通过热图展示与肝癌最紧密关联的 基因 其中与 和 表达关联紧密的基因有、与 表达 关 联 紧 密 的 基 因 有、等 见 图 将 差 异显著 的 基 因 通 过 数 据 库 进 行 分析 结 果 显 示 分 析 主 要 富 集 在代谢途径、视黄醇新陈代谢、咖啡因代谢、药物代谢细胞色素、细胞周期、化学致癌作用、复制等通路见图 蛇 志 ()年第 卷第 期.图 基因家族在 中肝癌组织的表达注:在肝癌组织的表达:在肝癌组织的表达:在肝癌组织的表达 与正常组织比较.图 家族表达与肝癌患者生存关系注:表达与肝癌患者总生存率之间的关系:表达与肝癌患者总生存率之间的关系:表达与肝癌患者总生存率之间的关系图 家族在肝癌中差异性共表达 基因 注:在肝癌中差异性共表达 基因:在肝癌中差异性共表达 基因:在肝癌中差异性共表达 基因.家族的表达与甲基化关系通过 数据库分析 家族的基因组水平变化结果显示在选取的 组肝癌研究中包括 例肝癌样本、和 的表达与甲 基 化 呈 负 相 关 差 异 均 具 有 统 计 学 意 义(.)见图 蛇 志 ()年第 卷第 期.图 家族差异性共表达基因的 分析注:差异性共表达基因的 分析:差异性共表达基因的 分析:差异性共表达基因的 分析图 家族的表达与甲基化的关系注:的表达与甲基化的关系:的表达与甲基化的关系:的表达与甲基化的关系.家族的表达与免疫细胞浸润关系 通过 数据库分析发现 基因家族成员与各类免疫浸润细胞的相关性是高度一致的即 肝癌中 表达水平与 细胞、细胞、细胞、巨噬细胞、中性粒细胞和树突细胞浸润水平均呈显著正相关(.)见图.潜在中药预测将 基因家族在肝癌中共表达 基因导入 数据库查找对应中药的名称经过整理共有 种中药其中红花和枸橼(香橼)出现的频次为 次见表 在 数据库和 数据库中寻找中药有效成分删除两个数据库有效成分不同的中药通过 制作中药有效成分核心基因网络图正六边形为核心基因其余为中药有效成分形成以 为核心基因网络图通过 方法计算 为 谷甾醇、亚麻子、芍药新苷、芍药苷、儿茶素、肋麦角碱、吡咯利西啶生物碱、多梗白菜菊素、豆甾醇 见图 讨论目前临床上对早期肝癌患者可通过手术治疗联合辅助治疗达到预后良好的效果但大多数患者一经发现已是肝癌晚期不能单独进行手术切除即使通过手术切除后肝癌的 年复发率仍较高因此探索有效的生物标志物有利于肝癌的早期发现必要时考虑采用中西医结合治疗晚期肝癌患者本研究通过生物信息学分析 蛋白家族在肝癌患者中的表达进一步分析它们与肝癌进展和生存的相关性 同时通过中药靶向治疗研究潜在治疗肝癌的中药及其有效成分 中医将肝癌归属为“癥瘕”“肝积”“黄疸”“臌胀”等疾病范畴 目前中医治疗肝癌包括中西医结合法、中药复方、中成药以及针灸、穴位敷贴等这些方法能够减少肝癌的并发症及副作用、延缓肿瘤的复发和转移本研究初步分析发现 基因家族的表达蛇 志 ()年第 卷第 期.图 家族的表达与免疫细胞浸润的关系注:的表达与免疫细胞浸润的关系:的表达与免疫细胞浸润的关系:的表达与免疫细胞浸润的关系表 靶向作用于肝癌致病关键基因的中药信息 家族基因名称中药名称水牛角、萝芙木、菟丝子地胆草石耳、灵芝、麝香蒺藜、红花荔枝核、啤酒花土鳖虫柳兰 枸橼、香橼油桐叶、安息香、亚麻子、牡丹皮、菥蓂子、菥蓂、榛子、紫苏、西伯利亚杏仁、糯稻根、榧子、鹅不食草、棉花子、黑芝麻、凤丹皮、蓖麻子、白苏子、苏头、白苏梗、棉花根、金盏花、红花、沙枣叶、沙枣、柿叶、瓜蒌、瓜蒌皮、瓜蒌子、天花粉、白芍、白芥子刺桐花水平在肝癌中均显著高于其在相应正常组织中的表达水平提示 家族分子均有作为肝癌致癌基因的潜力 在其他的研究中 也发现肝癌组织中 表达水平较高 进一步分析 基因家族的预后价值与表达是否相一致 结果发现、和 的高表达与肝癌患者的总生存率显著相关 这结果表明、可作为肝癌潜在的预后分子靶图 中药有效成分 核心基因网络图点但还需更多的实验和临床研究来验证为研究 基因家族的细胞组成、分子功能和生物学特性对、和 进行基因富集分析 其中与 和 表达关 联 紧 密 的 基 因 有、等这些基因均参与了癌症的发展这与已有的研究相符合 分析主要富集在代谢途径、视黄醇新陈代谢、咖啡因代谢、药物代谢细胞色素 等结果表明肝脏是人体最重要的新陈代蛇 志 ()年第 卷第 期.谢器官 家族的表达异常可能通过改变代谢相关信号通路调节参与肝癌的发生、发展 近年来许多研究发现 甲 基 化 修 饰 在 肝癌的发生和发展中起着重要的作用 本研究发现、和 在肝癌中的表达与甲基化呈负相关 家族作为 阅读器家族通过识别()来靶向数千个 转录本 家族在正常和应激条件下以 依赖的方式促进其靶 的稳定性和存储从而影响基因的表达 此外 家族的 同源结构域对其识别 是必需的对其致癌功能至关重要 由此推测 家族可能通过甲基化修饰改变在肝癌中的表达进而参与肝癌的发生发展 肿瘤中免疫细胞浸润在肝癌的发生发展起着重要的作用 可作为肝癌的诊断、治疗评估和预后的指标 本研究中肝癌中 表达水平与 细胞、细胞、细胞、巨噬细胞、中性粒细胞和树突细胞浸润水平均呈显著正相关 据研究发现 细胞、细胞、巨噬细胞、树突细胞通常被认为是抑制癌症发展的免疫细胞但免疫耐受和逃逸在其癌变过程中起着关键作用导致免疫细胞无法发挥抗癌的功能反而通过正反馈机制加重了免疫细胞的浸润这就解释了本研究结果本研究结果表明 家族的异常表达可能与调控肿瘤免疫反应相关通路有关从而影响肝癌患者免疫治疗的效果 潜在中药预测发现 筛选出的中药数目最多形成以 为核心基因网络图其有可能为药物治疗的通用靶点 红花和枸橼(香橼)出现的频次为 次有可能成为潜在治疗肝癌的中药研究表明红花的有效成分羟基红花黄色素 能抑制人肝癌裸鼠移植瘤生长和血管生成能通过影响/凋亡途径诱导肝癌细胞凋亡 中药有效成分核心基因网络图展示 的中药有效成分其中 谷甾醇、芍药苷、儿茶素、豆甾醇均能影响肝癌细胞的增殖、侵袭、凋亡 中医认为肝癌的主要病机为“瘀”“毒”“虚”这些中药在分子水平上发挥扶正祛邪、攻毒抗癌的功效 综上所述本研究通过生物信息学的方法揭示了 蛋 白 家 族 成 员 在 肝 癌 中 的 价 值 为 蛋白家族作为肝癌的生物学标志物或联合治疗靶点奠定基础但仍需通过体内和体外实验进一步研究参考文献 .():.():.().():.:.:.():.:.:.():.():.钊梦媛张国梁.中医药治疗原发性肝癌的切入点与难点.临床肝胆病杂志():.:.():.().():.().():.童汪霞罗宁.甲基化修饰因子在肝癌中作用的研究进展.现代肿瘤医学():.(下转第 页)蛇 志 ()年第 卷第 期.水平及卵巢功能的影响.河北医药():.唐玥苏敏君王英.预防性输卵管切除术的临床可行性探讨.山西医药杂志():.:.():.王莹严妮子吴参伟.行子宫切除术治疗子宫肌瘤时子宫保留程度对卵巢功能的影响分析.中国性科学():.汪祖春王烈宏祁青玲.两种术式子宫切除术对子宫肌瘤患者性功能和卵巢功能的影响.临床和实验医学杂志():.王铁军张晔徐锋.腹腔镜全子宫切除手术时行机会性双侧输卵管切除对卵巢功能的影响.江苏医药():.余文珺.输卵管妊娠行腹腔镜下改良输卵管壶腹部开窗取胚缝合术与输卵管切除术对卵巢储备功能影响.中国计划生育学杂志():.李宾玲张丽赵贝等.动态监测、子宫内膜厚度在排卵障碍性不孕治疗前后变化的临床意义.分子诊断与治疗杂志():.潘维君叶希平黄存等.联合 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