目的:二烯丙基二硫(diallyl disulfide, DADS)可以抑制多种肿瘤细胞增殖,但具体作用机制尚未完全阐明。本研究旨在构建DADS处理胃癌MGC803细胞差异表达基因表达谱、差异转录因子活性谱、差异microRNA,研究DADS抑制人胃癌MGC803细胞增殖的分子机制。方法:通过人全基因组寡核苷酸微阵列芯片、转录因子活性谱芯片、microRNA芯片检测DADS作用于MGC803细胞后差异基因的表达谱;Real-time PCR验证MMP9、TIMP3,Real-time PCR验证miR-222、miR-665。结果:1.系统构建了DADS处理胃癌MGC803细胞差异基因表达谱,表达相差1.5倍以上为差异具有显著性。与对照组相比,处理组上调基因1293个(>2.0基因384个),下调基因1228个(>2.0基因202个)。利用dchip软件以t test,P<0.001水平筛选数据。结果显示,处理组MGC803细胞和未处理组明确表达2521个基因,其中,292个在处理组中明确表达,而未处理组表达下调,116个在未处理组明确表达,而处理组表达下调。Hierarchical Clustering分析显示,处理组和未处理组在全基因表达谱上存在明显差异。差异表达基因能够区分处理组和未处理组。通过Real-time PCR证实了MMP9和TIMP3基因在处理前后的表达情况,提示这两个基因可能是DADS抑制胃癌侵袭转移的分子标记。2.差异表达基因的功能分类,通过多种生物信息学软件对基因芯片数据基因综合分析,系统评价了差异表达基因的功能分类。Panther软件分析发现上调基因共参与152条pathway,61条pathway的实际参与基因数量超过预期基因值,而“Angiogenesis”、“Integrin signalling pathway”和“Oxidative stress response”3条pathway的P<0.05。下调基因共参与41条pathway,其中41条pathway超过了预期基因数,但P>0.05。上调基因共参与229个BP分类,106个BP分类中实际参与基因数超过预期基因数,“Signal transduction”、“Cell structure and motility”、“Cell proliferation and differentiation”、“Cell cycle control”等17个BP分类的P<0.05。下调基因共参与109个BP分类,92个分类超过预期基因数,只有“Lactation,mamary development”分类的P<0.05。上调基因共参与254个MF分类,99个分类超过预期基因数,“Actin binding cytoskeletal protein”、“Cytoskeletal protein”、“Signaling molecule”和“Extracellular matrix”4个分类的P<0.05。下调基因共参与103个MF分类,其中95个分类超过预期基因数,但P>0.05。DAVID软件分析显示Gene Ontology分类的BP分析,240个BP分类在胃癌MGC803细胞中上调基因参与,其中,细胞分化,抑制血管形成,细胞凋亡,细胞通讯,免疫防御相关的“angiogenesis”、“positive regulation of cell differentiation”、“positive regulation of transcription”、“negative regulation of cell communication”、“immunity and defense”等58个GO-BP分类的EASE score最低,均小于0.001,提示差异基因改变与这些细胞生物学行为的改变密切相关,其中上调IL-18、KLF6而调节抗肿瘤免疫,与DADS抑制胃癌细胞增殖有关。98个下调基因参与的BP分类中,有27个EASE score小于0.05,这其中包括细胞凋亡、细胞内信号级联等过程。232个在胃癌MGC803细胞中上调的基因参与了MF, 4个EASE score小于0.001的GO-MF分类分别为“actin binding”、“cytoskeletal protein binding”、“growth factor activity”和“heparin binding”。90个下调基因参与的MF分类,有“cyclin-dependent protein kinase activity”、“calcium-dependent phospholipase A2 activity”等8个EASE score小于0.05。利用KEGG-PATHWAY和BIOCARTA数据库进行pathway分析显示,当P<0.05时,上调差异基因参与1个BIOCARTA pathway(TSP-1 Induced Apoptosis in Microvascular Endothelial Cell)和4个KEGGpathway(Wnt signaling pathway、Colorectal cancer、Regulation of actin cytoskeleton和ErbB signaling pathway)。18个下调基因参与BIOCARTA pathway,28个参与KEGG pathway,但没有EASE score小于0.05的。3.转录因子活性芯片检测结果,以表达相差2.0倍以上为差异具有显著性。结果表明,与对照组相比,处理组转录因子有RB、GKLF/SP1、PUR、TFE3-L、beta M-globin factor B1、TFEB、NF-1/L、RVF、HiNF-A、NF-A3、Pax-6、Snail、SPERM1、TxREF, NF III等14个上调,GAS/ISRE、Pbx1、Stat5/Stat6、CdxA/NKX2、Freac-2、PPARα、CSBP、TGT3、c-myb binding protein、ETF、ISGF、PREB、T3R、TFIID、CEF1、HFH-8、PPARγ、AP2、Fra-1/JUN、N-ras binding protein、PTF1-beta、Tat、TR、RREB、GATA1、Brn-3、IRF-1、PRE、Freac-7、C/EBP、Myc/Max、Smad SBE、Tax/CREB、HEN1、LCR-F1、TCF/LEF、NFIL-2、XBP1、X2BPC/EBPalpha、GATA-3、XBP-1、CD28RC, NF-IL2B、LR1、ZNF174、E2、SRE、Angiotensinogen、ANG-IRE、XRE、LyF、PCF、SRF、Pax3、LyF-1、SSAP、oct-1、CP1、CTF、CBTF、TCE、ACF、HNF-4alpha2/1、MDBP、PO-B、Stat1/Stat3、Ets-1/PEA3、p53、MEF-3、PRDI-BFc、FAST-1、Pax-5等68个下调。通过靶基因预测与基因芯片取交集后发现22个转录因子的靶基因与基因芯片差异基因吻合。4.综合通路富集分析、差异基因分析、转录因子靶基因预测,得出DADS可以抑制ERK/AP-1通路降低MMP9的表达;ERK/Ets-1抑制,降低MMP9的表达;通过影响ERK/AP-1/Fra-1/uPA抑制MGC803细胞侵袭转移的活性。通过影响Frizzeld、DVL、APC、DKK基因表达,DADS可以影响wnt通路、转录因子tcf/lef、MMP,抑制MGC803细胞侵袭转移。5.microRNA芯片检测结果表明,与对照组相比,处理组microRNA上调22个,下调20个。通过靶基因预测发现24个microRNA的靶基因与基因芯片差异基因吻合。Real-time PCR验证了miR-222和miR-665,其靶基因TGFBR1、TIMP3、THBS1与肿瘤细胞侵袭转移有关,推测其是DADS处理胃癌MGC803细胞作用的靶分子。6.综合PANTHER、DAVID软件pathway分析发现,上调基因主要富集于TSP-1 Induced Apoptosis in Microvascular Endothelial Cell、Wnt signaling pathway、Regulation of actin cytoskeleton、Angiogenesis、Integrin signalling pathway,与调控细胞骨架、肿瘤细胞血管形成有关。据此推测DADS处理胃癌细胞与细胞骨架调控、抑制细胞侵袭转移有关。综合PANTHER、DAVID软件BP、MF分析发现,上调基因参与抑制血管形成、细胞通讯、肌动蛋白粘附细胞骨架蛋白调控、细胞外基质相关的生物学行为,推测DADS处理胃癌细胞与抑制其侵袭转移有关。结论:1.运用高通量生物信息学分析技术,系统构建了DADS处理胃癌MGC803细胞差异表达基因表达谱,P﹤0.001水平筛选到316个上调基因,136个下调基因。多种生物信息学软件综合分析,上调基因参与细胞分化,抑制血管形成,细胞凋亡,细胞间通讯,免疫防御,特别是:TIMP3、APC2、THBS1、RND3,下调基因MMP9与细胞侵袭转移有关,KLF6、IL-18与肿瘤免疫有关。2.运用转录因子活性芯片构建了DADS处理胃癌MGC803细胞差异表达转录因子活性谱,其中14个上调,68个下调。生物信息学分析表明转录因子Gklf、PPARγ与DADS阻滞细胞周期、抑制侵袭转移有关。3 .综合通路富集、差异基因分析与转录因子靶基因预测,发现ERK/AP-1/MMP9、ERK/Ets-1/MMP9、ERK/AP-1/Fra-1/uPA、Wnt(Frizzeld、DVL、APC、DKK、tcf/lef、MMP)、TGFβ通路与DADS抑制胃癌侵袭转移有关。4.运用microRNA芯片构建了DADS处理胃癌MGC803细胞差异microRNA,共有22个上调,20个下调,证明miR-222、miR-665与DADS抑制胃癌细胞侵袭转移有关。5.通过DADS处理胃癌MGC803细胞差异表达谱的构建、差异转录因子活性谱的构建、差异microRNA的构建以及信号通路、生物学途径、分子功能等生物信息学功能分析,进一步完善了DADS抑制胃癌MGC803细胞侵袭转移的分子机制。