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本研究分为四个部分:1、基于TCGA数据库的结肠腺癌差异基因及预后相关基因生物信息学分析;2、基于TCGA数据库的结肠癌患者趋化因子CXC亚家族基因表达的诊断和预后价值分析;3、广西医科大学一附院队列中CXCL8、CXCL3和CXCL1表达在结肠腺癌中的诊断与预后价值分析;4、利用小RNA干扰技术,分析SW620、RKO结肠癌细胞株中的CXCL8基因的生物学功能。第一部分 基于TCGA数据库的结肠腺癌差异基因及预后相关基因生物信息学分析目的:通过分析癌症基因组图谱(TCGA)数据库中结肠腺癌(COAD)的全基因组表达芯片数据集,鉴定COAD发生发展过程中的基因特征并评估其作为肿瘤生物标志物的潜力。材料与方法:从TCGA数据库下载COAD相关的mRNA测序数据集。使用R平台的edgeR和DESeq软件包筛选出COAD癌组织和癌旁正常结肠组织差异表达基因并用韦恩图过滤出交集,再用R平台的surviva1软件包校正影响因子后计算出与COAD预后相关的基因,用韦恩图过滤出与预后有关的差异基因,然后将这些不同作用的基因集合进行基因功能富集分析、信号通路富集分析、构建蛋白间和基因间相互作用网络等生物信息学分析,并对四组重要的基因进行诊断和预后价值分析。结果:从480个COAD癌组织和41个癌旁正常结肠组织中共鉴定出1534个重叠差异表达基因,其中包括614个上调的DEG和920个下调的DEG。在矫正病人的TNM分期后,R平台Survi va1语言包计算出1111个与COAD病人预后相关的基因,用韦恩图过滤出107个与COAD预后相关的差异基因,生物信息学分析富集到离子跨膜转运、细胞分化、序列特异性DNA结合等生物学功能及癌症中的转录失调等代谢通路。我们对CA10、SNAP25、SYT4等42个表达差异或与预后相关的重要基因进行诊断和预后价值分析,发现POU5F1B、ZBTB7C、ERFE、SCN3A、FJXQ1、AP8、GUCA2A、VSTM2A和MMP3这些基因不仅与预后相关且有较高的诊断价值。结论:本部分研究从转录水平探索了参与COAD发生发展的分子机制,分析出一些COAD中潜在的诊断和预后生物学标记物。第二部分 基于TCGA数据库的结肠腺癌患者趋化因子CXC亚家族基因表达的诊断和预后价值分析目的:通过分析癌症基因组图谱(TCGA)数据库中结肠腺癌(COAD)的趋化因子CXC亚家族基因表达芯片数据集,鉴定其在COAD发生发展过程中作用并评估其作为肿瘤生物标志物的潜力。材料与方法:收集TCGA数据库中COAD中的趋化因子CXC亚家族mRNA基因表达谱数据及相应的临床资料。将COAD患者癌组织的趋化因子CXC亚家族基因表达量与癌旁正常结肠上皮组织进行比较,以确定差异表达结果,分析趋化因子CXC亚家族基因对COAD的诊断与预后价值分析,通过对趋化因子CXC亚家族基因的生物学功能、代谢通路、表达蛋白之间的互作关系和基因与基因互作关系,研究趋化因子CXC亚家族基因的作用机制,确定趋化因子CXC亚家族基因中对COAD诊断价值和预后影响最大的基因,通过Gene set enrichment analysis及利用皮尔森相关系数筛选在COAD癌组织中与该基因具有共表达关系的基因,用于构建该基因的共表达网络来探索该基因对COAD发生发展及预后相关的机制。结果:通过对趋化因子CXC亚家族基因在480个COAD癌组织和41个癌旁正常结肠组织中表达量分析和诊断ROC曲线分析,结果显示CXCL1、CXCL3、CXCL8和CXCL12对结肠癌有较高的诊断价值。Kaplan-Meier生存曲线分析结果显示CXCL1、CXCL3、CXCL8与COAD病人预后相关,在矫正病人的TNM分期的COX风险模型分析显示CXCL8基因与COAD患者的预后显著相关(Adjusted P=0.009,Adjusted HR(95%CI)=0.567(0.370-0.867)),CXCL8基因高表达的COAD患者预后更好,对趋化因子CXC亚家族基因的生物信息学分析富集到细胞-细胞信号传导和受体结合等生物学功能及趋化因子信号通路等代谢通路。通过CXCL8的Gene set enrichment analysis和共表达基因分析出CXCL8基因在COAD中的可能作用机制。结论:趋化因子CXC亚家族中CXCL8基因有较高的诊断价值且与COAD的预后相关,未来需要更进一步的验证这个结果。第三部分 广西医科大学一附院队列中CXCL8、CXCL3和CXCL1表达在结肠腺癌中的诊断与预后价值分析目的:调查CXCL8、CXCL3和CXCL1在结肠腺癌中表达的临床病理特征及预后分析。材料与方法:本部分研究收集广西医科大学第一附属医院38对新鲜的结肠腺癌病人手术切除的癌组织和癌旁正常肠组织进行实时RT-PCR检测;收集212例结肠腺癌病人手术切除的212个肿瘤组织和47个非肿瘤组织蜡块进行免疫组织化学检测,收集病人的一般信息和临床病理信息,用卡方检验分析CXCL8、CXCL3和CXCL1基因表达与患者的一般信息及临床病理信息的相关关系,单因素和多因素分析CXCL8、CXCL3和CXCL1基因表达与病人的预后关系。结果:实时RT-PCR和免疫组化检测结果均显示CXCL8的表达对COAD具有较高的诊断价值。在矫正了TNM分期,肿瘤分化程度,是否含肿瘤血栓和是否根治性切除后的多因素COX风险模型分析结果显示COAD患者癌组织中CXCL8、CXCL3、CXCL1蛋白表达与COAD患者总生存时间无统计学相关。分层分析显示在术后无辅助化疗的患者中,CXCL8阳性患者的总生存时间更长,在肿瘤直径小于5 cm和合并肿瘤血栓的患者中CXCL3阳性患者的总生存时间较短,在术前CEA阳性的患者中CXCL1阳性患者的总生存时间较长。最后我们将COAD病人的临床因素纳入列线图模型中结果显示肿瘤TNM分期,肿瘤分化程度及肿瘤是否根治性切除对病人预后影响最大,在CXCL8、CXCL3和CXCL1这三个基因中,CXCL8对病人预后贡献度最大。结论:我们的结果表明CXCL8可能作为COAD的诊断和预后的新型生物标志物,未来还需更多的样本和队列进行探索和验证。第四部分 利用小RNA干扰技术,分析SW620、RKO结肠癌细胞株中的CXCL8的生物学功能目的:探讨siRNA沉默CXCL8基因后对结肠癌细胞株SW620和RKO的基因表达、增殖、迁移、侵袭、细胞周期和凋亡的影响。方法:用针对CXCL8基因的两种siRNA靶点转染至人结肠癌细胞株SW620和RKO筛选出对CXCL8基因沉默效果最佳siRNA靶点,以该靶点沉默人结肠癌细胞株SW620和RKO的CXCL8基因后,MTT法检测结肠腺癌细胞株SW620、RKO细胞增殖,划痕实验检测细胞迁移能力,检测细胞穿过transwell小室的数量以检测细胞的侵袭和迁移能力,以及对细胞株周期和凋亡的影响。结果:siRNA-4沉默了CXCL8基因在SW620和RKO细胞株中的表达后,MTT法检测结肠癌细胞株SW620、RKO细胞增殖情况显示SW620增殖能力无明显变化,RKO增殖能力显著减弱;划痕实验结果显示SW620迁移显著减弱;Transwell侵袭和迁移实验结果显示RKO的侵袭无明显变化,迁移显著减弱;对细胞周期影响的实验结果显示SW620细胞周期无显著变化,而显著阻滞RKO细胞周期;对细胞凋亡的实验结果显示SW620和RKO的凋亡显著增加结论:siRNA靶向沉默CXCL8基因后,SW620细胞株的迁移能力减弱,凋亡增加,RKO细胞株的增殖能力减弱,迁移能力减弱,周期阻滞有丝分裂减慢,凋亡增加。