基于二代测序和甲基化谱测序数据筛选EBV相关胃癌预后基因

来源 :福建医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rsdt25302530
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目的:胃癌(Gastric Cancer)是一种常见的消化系统恶性肿瘤,大约10%的胃癌与EB病毒感染相关,此类胃癌被称为EBV相关胃癌(EBV associated gastric carcinoma,EBVa GC)。EBV编码基因及其产物导致宿主细胞基因差异表达,在EBVa GC的发生发展过程中发挥重要作用;宿主细胞特定基因的甲基化也扮演着重要的角色。目前还没有一种生物标志物被广泛应用于EBVa GC的早期诊断和预后判断。本研究旨在探讨EBVa GC的新型生物标志物,为其早期诊断与预后评估提供理论依据。方法:首先从GEO数据库下载EBVa GC二代测序数据集GSE51575,并从TCGA数据库中下载胃癌二代测序数据集(TCGA-STAD),通过limma和edge R程序包分别筛选EBVa GC与EBV阴性胃癌的差异表达基因,以及胃癌和癌旁组织的差异表达基因(Differential expressed genes,DEGs);采用Vendiagram程序包获取GSE51575和TCGA-STAD数据集DEGs的交集,作为进一步研究的对象。利用Cluster Profiler程序包进行DEGs的GO通路(Gene Ontology,GO)和KEGG通路(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析。利用STRING数据库建立DEGs的蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络,并利用Cytoscape软件中的cyto Hubba插件获取关键节点基因(Hub genes),利用Cluster Profiler程序包进行关键节点基因的GO和KEGG通路富集分析。结合TCGA数据库中胃癌的临床数据,使用survival程序包计算各基因与患者生存期的关系,从关键节点基因中筛选预后基因。利用Wilcoxon符号秩检验分析预后基因在数据集GSE51575中的EBVa GC和EBV阴性胃癌的基因表达水平,以及在TCGA-STAD数据集中胃癌组织和癌旁组织的基因表达水平。进一步下载EBVa GC数据集GSE66229和胃癌数据集GSE33335进行预后基因表达水平的再验证。利用Kruskal-Wails符号秩检验进行预后基因在TCGA-STAD数据集中胃癌不同分期和癌旁组织的基因表达水平分析。用R语言中的survial和survminer程序包进行预后基因在EBVa GC和EBV阴性胃癌患者中的DNA甲基化表达和生存联合分析。结果:GSE51575与TCGA-STAD两个数据集分别筛选DEGs,并将其相交共筛选出二者共同的DEGs 181个,其中上调基因89个,下调基因92个。对DEGs进行GO和KEGG通路分析,结果表明它们主要富集于对其他生物防御反应和白细胞活化的调节、质膜外、细胞因子受体结合等生物学功能,趋化因子信号通路和Toll样受体信号通路等,提示以上通路可能在EBVa GC发生发展中发挥重要作用。在181个DEGs中共筛选出11个关键节点基因,分别为:细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(cytotoxic T-lymphocyte associated protein 4,CTLA4),C-X-C基序趋化因子配体9(C-X-C motif chemokine ligand 9,CXCL9),鸟苷酸结合蛋白5(Guanylate binding protein 5,GBP5),2’-5’-寡腺苷酸合成酶2(2’-5’-Oligoadenylate synthetase 2,OAS2),信号转导和转录激活因子1(Signal transducer and activator of transcription 1,STAT1),γ-干扰素(Interferon gamma,IFNG),C-X-C基序趋化因子配体11(C-X-C motif chemokine ligand 11,CXCL11),吲哚胺2,3-双加氧酶1(Indoleamine 2,3-dioxygenase 1,IDO1),白细胞介素2受体α亚单位(Interleukin 2 receptor subunit alpha,IL2RA),整合素亚单位Αx(Integrin subunit alpha X,ITGAX)和C-X-C基序趋化因子配体10(C-X-C motif chemokine ligand,CXCL10)。关键节点基因的GO和KEGG通路分析结果表明,它们主要富集于对其他生物防御反应、质膜外、细胞因子受体结合、细胞因子-细胞因子受体相互作用,以及趋化因子信号通路和Toll样受体信号通路等。结合DEGs在胃癌组织中的表达量和患者的临床信息,进行生存分析,得出CTLA4、OAS2、CXCL9、GBP5和STAT1与EBVa GC预后相关。此外,在数据集GSE51575和GSE66229中,CTLA4、OAS2、CXCL9、GBP5和STAT1在EBVa GC中的表达水平高于EBV阴性胃癌,且在TCGA胃癌数据集和GSE33335胃癌数据集中基因表达量在胃癌组织中也明显高于癌旁组织。对上述5个预后基因进一步进行甲基化分析,甲基化与转录组相关性分析和甲基化和转录组联合生存分析,结果表明CTLA4和STAT1在EBV相关胃癌中是低甲基化基因,二者均可能作为EBV相关胃癌中与甲基化水平相关的生物标志物。结论:本研究表明CTLA4、OAS2、CXCL9、GBP5和STAT1可能参与了EBVa GC的发生发展。其中,CTLA4和STAT1具有低甲基化特征,可作为新的甲基化相关的预后生物标志物,可望用于诊断EBVa GC和制定相关的治疗策略。
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