肝細胞癌發(fā)生中肝硬化差異基因表達譜的生物信息學(xué)研究.pdf

1、肝癌作為臨床上常見的惡性腫瘤之一，是一種發(fā)生于肝臟系統(tǒng)，具有明顯民族聚集性和地域差異性的惡性腫瘤。其全球發(fā)病率呈逐年增長趨勢，位居全球各種癌癥的第五位，在我國，發(fā)病人數(shù)約占全球的55％。目前，肝癌5年生存率尚不到10％，全世界每年由于肝癌死亡的人數(shù)可達60萬，病死率位于第三位;肝癌在我國腫瘤相關(guān)死亡中位居第二位，僅次于胰腺癌(4.4％)。
　　 原發(fā)性肝細胞癌(HCC)是一種發(fā)生在肝葉的肝細胞惡性癌變。但原發(fā)性肝細胞癌的發(fā)病機理

2、迄今尚未完全確定。近年來研究表明，乙型、丙型肝炎病毒混合感染，黃曲霉毒素及環(huán)境等因素均為誘發(fā)肝癌的危險因素。肝癌的發(fā)生是多基因參與、多步驟改變的復(fù)雜過程，其分子調(diào)控機制仍未完全闡明。乙型肝炎后肝硬化是一個全球性的慢性疾病，絕大部分HCC是由乙型肝炎、肝硬化發(fā)展而來。我國的肝癌患者多數(shù)都有乙型肝炎病史，然而大量乙肝感染而無肝硬化者，其肝癌發(fā)生率遠遠低于有肝炎后肝硬化者，并且肝硬變在HCC中并發(fā)率達84.6％，而肝硬變后HCC發(fā)生率達49.

3、9％，提示乙型肝炎后肝硬化(Post-Hepatitis B liver cirrhosis，以下簡稱乙肝后肝硬化)是乙型病毒性肝炎向肝癌發(fā)展中的一個重要中間環(huán)節(jié)。因此，闡明肝硬化的發(fā)生機制，對發(fā)現(xiàn)肝癌發(fā)生前早期階段的基因異常有著重要意義，并有助于肝硬化的早期診斷與肝癌發(fā)生分子機制的揭示，為進一步研究肝硬化在肝癌發(fā)生發(fā)生過程中的作用奠定了分子水平的基礎(chǔ)。
　　 基因芯片（DNA微陣列）是上世紀九十年代，隨著計算機技術(shù)和基因組測序

4、技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的一種新型的生物技術(shù)，它能夠平行、高通量地監(jiān)測成千上萬基因轉(zhuǎn)錄本的表達水平，從而為系統(tǒng)地監(jiān)測細胞內(nèi)mRNA分子的表達狀態(tài)進而推測細胞的功能狀態(tài)提供了可能。高通量表達譜芯片技術(shù)的應(yīng)用，產(chǎn)生了海量的、復(fù)雜的生物信息數(shù)據(jù)。因此，需要一種新的技術(shù)和手段去深入挖掘和闡述隱藏在這些數(shù)據(jù)背后的生物信息和知識。生物信息學(xué)以生物芯片研究為基礎(chǔ)，并結(jié)合序列比對、統(tǒng)計分析方法、可視化作圖、生物聚類、生物分子網(wǎng)絡(luò)及通路分析等方法，進行生物信

5、息數(shù)據(jù)挖掘，從而更加全面地對疾病進行系統(tǒng)研究。
　　 本研究首先利用BRB-ArrayTools軟件對6張表達譜芯片（正常肝組織樣本和肝硬化組織樣本各3例）進行分析，得到肝硬化組織與正常肝臟組織差異基因680個，其中上調(diào)表達基因有147個，下調(diào)表達基因有533個。
　　 在對差異基因進行GSEA及DAVID、PANTHER等多種生物信息學(xué)工具的綜合分析時，我們發(fā)現(xiàn)，在生物學(xué)過程中，在肝硬化差異基因功能主要集中在如蛋白質(zhì)的

6、合成、降解及修飾加工、生物大分子的代謝、角質(zhì)形成細胞和上皮細胞的分化、一些酶，尤其是激酶、免疫應(yīng)答、磷酸酶的催化活性，細胞代謝及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等過程。
　　 參與通路主要富集于胰島素信號通路、Cytokine-cytokine receptor interaction信號通路、G蛋白信號通路、Wnt signaling pathway、炎癥介導(dǎo)的趨化因子和細胞因子的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、Nicotine degradation信號通路、Hun

7、tington disease信號通路、鈣信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、TGF-beta signaling pathway及Mechanism ofAcetaminophen Activity and Toxicity信號通路等，其中胰島素信號通路與Cytokine-cytokine receptor interaction信號通路具有最重要的意義。
　　 最后，利用Cytoscape和HPRD(human protein reference

8、 database)蛋白相互作用數(shù)據(jù)庫對差異基因進行蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，首先，在HPRD數(shù)據(jù)庫中，檢索肝硬化上調(diào)蛋白中有577個與之匹配的PPI對，肝硬化下調(diào)蛋白中有539個與之匹配的PPI對。其次，對得到的PPI對用Cytoscape構(gòu)建蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)圖，對網(wǎng)絡(luò)圖進行節(jié)點度和所有節(jié)點平均度的計算，得到大于或等于10倍所有節(jié)點平均度的節(jié)點，即中心節(jié)點（核心蛋白）。得到的核心蛋白有ATM、ITGB4、KRT18、MDFI、CSF2RB