食管鳞状细胞癌差异表达基因的筛选及功能分析

目的 通过生物信息学方法分析食管鳞状细胞癌组织与癌旁正常组织之间的差异表达基因及关键基因。方法 自基因表达综合（GEO）数据库下载的基因芯片数据集GSE38129、GSE17351、GSE92396中筛选出食管鳞状细胞癌与癌旁正常组织之间的差异基因,通过DAVID数据库对差异基因行功能富集分析,通过京都基因与基因组百科全书（KEGG）数据库对差异基因进行相关通路分析,通过Cytoscape构建蛋白-蛋白互作网络并从中找出关键基因,应用UALCAN数据库对关键基因进行表达分析。结果 本研究共筛选出食管鳞状细胞癌与癌旁正常组织中共同表达差异且差异有统计学意义的基因250个。差异基因主要作为细胞组件（CC）中的细胞-细胞黏附连接、细胞外环境等参与生物学途径（BP）中的核糖核酸聚合酶Ⅰ启动子转录的正调控、氧化还原反应、细胞黏附等作用,参与的分子功能（MF）有蛋白质结合、钙离子结合、细胞间黏附等功能。后从250个基因中筛选出13个关键基因,13个基因在食管鳞状细胞癌组织与正常食管组织中的表达情况比较,差异均有统计学意义（P﹤0.05）。结论 通过生物信息学的方法对差异基因和关键基因进行分析,探寻...     

基于生物信息学分析的食管鳞状细胞癌关键枢纽基因的筛选及验证

[摘要] 目的: 采用多种生物信息学分析工具,筛选与食管鳞状细胞癌（esophageal squamous cell carcinoma, ESCC）发生发展相关的枢纽基因（Hub gene）,并分析其生物学功能。方法：选取GEO食管鳞状细胞癌芯片数据GSE100942 为研究对象,采用GEO2R软件对数据进行处理和分析,筛选差异表达基因,并通过生物信息学工具DAVID、String、Cytoscape 构建差异表达基因的蛋白互作网络并筛选Hub基因;应用GO及KEGG进行生物功能富集分析;同时通过网络工具MiRDB寻找可能调控Hub基因的miRNA,并构建Hub 基因-miRNA调控网络;利用GEPIA在线分析工具对筛选基因的表达和患者生存情况进行验证。结果：分析GSE100942 芯片数据共筛选出1229 个表达差异达2 倍以上及223 个表达差异达4 倍以上的差异基因,以及在食管癌组织中表达均上调的20 个Hub基因;功能富集分析显示这些差异基因主要富集到了癌症相关通路,并主要参与了细胞分裂及有丝核分裂等生物学过程;从Hub基因进一步鉴定了DLGAP5、BUB1B、TPX2、TTK、CDC20、CCNB2、AURKA、DEPDC1 为食管鳞状细胞癌相关的8 个关键Hub基因,他们参与了细胞增殖、细胞周期、信号通路等重要生物学过程。通过构建的miRNA调控网络分析,鉴定了CEP55、ECT2、NEK2、DEPDC1 及NUSAP1 等5 个Hub 基因受该网络高度调控。结论：基因芯片结合生物信息学方法能够有效分析与食管鳞状细胞癌发生发展相关的差异表达基因,筛选出的20 个Hub基因和其中的8 个关键基因可为进一步研究食管鳞状细胞癌发病的分子机制及分子标志物的筛选提供理论指导。     

胃癌基因表达谱芯片差异基因的生物信息学分析

目的：筛选胃癌发生发展过程中的关键基因和信号通路,为寻找有价值的胃癌分子标志物提供依据。方法：从GEO数据库下载5个胃癌基因芯片数据集：GSE35809、GSE54129、GSE79973、GSE66229和GSE51105。合并5个数据集中的样本,去除数据集间的批次效应,对合并后的基因表达数据进行标准化,并通过主成分分析监测数据标准化情况。利用R语言中的limma包筛选胃癌组织和正常组织中表达差异的基因。利用DAVID数据库对胃癌发生发展过程中的差异基因进行功能富集分析,并通过STRING数据库和Cytoscape分析差异基因编码蛋白之间的相互作用网络并进行可视化。结果：总共筛选出1 205个差异基因,包括480个上调基因,725个下调基因。差异基因的生物学功能主要富集于细胞-细胞信号传导、炎症反应的调节、细胞粘附、细胞凋亡和离子的跨膜转运。KEGG信号通路分析显示差异基因主要富集于p53信号通路、PI3K-Akt信号通路、NF-κB信号通路。通过构建蛋白质相互作用网络筛选出了CENPE、KIF15、MELK、KIF2C、CENPF、KIF11、NUSAP1、UBE2C、TTK、AURKB、DLGAP5、TOP2A等29个Hub基因。结论：通过合并不同数据集,利用生物信息学方法筛选出胃癌发生发展过程中的关键基因和信号通路,为胃癌的诊疗提供新的候选标志物。     

食管鳞状细胞癌差异性表达circRNA的初步筛选和分析

目的：构建食管鳞状细胞癌的 circRNA 表达谱 ,分析差异性表达的 circRNA。方法：标本取自 2018 年 6 月至2019年2月在江苏大学附属金坛医院胸外科住院的3例食管鳞状细胞癌手术患者,利用高通量测序技术构建circRNA表达谱,检测3对食管鳞状细胞癌组织和癌旁组织中差异表达的circRNA,并运用GO和KEGG技术分析这些circRNA涉及的生物学作用和相关的信号通路。结果：通过构建的表达谱分析比较食管鳞状细胞癌组织与癌旁组织circRNA的表达水平,共发现了905个差异表达的circRNA,其中404个表达上调、501个表达下调,hsa_circ_0004390是上调倍数最大的circRNA（FC=7.9712）,novel_circ_0012687是下调倍数最大的circRNA（FC=5.8796）。GO和KEGG分析表明,这些circRNA可能涉及癌细胞的细胞周期、细胞组分、蛋白质结合作用等生物学过程和Hippo、cGMP-PKG等信号通路。结论：食管鳞状细胞癌组织circRNA表达谱分析得到的高度显著差异表达的circRNA似可以作为食管鳞状细胞癌潜在的生物标志物。     

食管癌MMP-2、MMP-9及其组织抑制剂TIMP-1、TIMP-2的表达及临床意义

目的　探讨食管鳞状细胞癌组织中 ,基质金属蛋白酶 (MMP)和金属蛋白酶组织抑制因子 (TIMP)的表达 ,及其与肿瘤浸润转移的关系。方法　应用免疫组织化学法 ,检测 45例食管鳞状细胞癌组织中MMP 2、MMP 9、TIMP 1、TIMP 2的表达情况。结果　MMP 2、MMP 9、TIMP 1、TIMP 2在食管鳞状细胞癌中表达阳性率分别为 80 .0 %、17.8%、13 .3 %和 84.4% ;不同分化程度癌组织的MMP、TIMP阳性表达率无显著性差异。随着肿瘤浸润的加深 ,MMP 2表达阳性率明显升高 ,有显著性差异 ( χ2=4.3 75 ,P <0 .0 5 )。有淋巴结转移者MMP 2表达阳性率明显高于无淋巴结转移者 ,有非常显著性差异 ( χ2 =6.2 5 2 ,P <0 .0 1)。结论　MMP 2、MMP 9主要在癌细胞中表达 ,TIMP 1、TIMP 2主要在间质细胞中表达。MMP 2、MMP 9、TIMP 1、TIMP 2表达与肿瘤分化程度无关 ,MMP 2表达与肿瘤浸润深度及淋巴结转移有关     

基于生物信息学分析的结肠癌枢纽基因筛选及调控网络构建

目的:联合多种生物信息学分析方法筛选结肠癌枢纽基因,进一步对枢纽基因进行分析并构建调控网络,以期探索结肠癌的发病机制。方法:从GEO基因芯片数据库筛选结肠癌组织的基因表达数据集,利用在线工具GEO2R筛选差异表达基因(differentially expressed genes,DEG),对差异基因进行Gene Ontolog(GO)分析、KEGG通路分析、蛋白相互作用网络构建等。结果:共纳入2个结肠癌GEO数据集（GSE41258和GSE44076）,筛选出在这2个数据集中有交集的差异表达2倍以上的基因120个,其中表达上调的基因29个,表达下调的基因91个。对上述120个差异表达基因进行KEGG通路分析发现近端小管碳酸氢钠回收、氮素代谢、胰液分泌、PPAR信号通路等与结肠癌的发生密切相关。利用STRING及Cytoscape软件筛选得到包括趋化因子1（CXCL1）、基质金属蛋白酶1 （MMP1）、MMP7等在内的10个调控结肠癌发生的枢纽基因,进一步在TCGA数据库中验证这些基因的表达。结论:通过生物信息学方法有效地筛选出与结肠癌发生密切相关的枢纽基因,为进一步研究其机制提供了理论依据。     

食管鳞状细胞癌差异表达基因的生物信息学分析

目的:应用生物信息学方法挖掘食管鳞状细胞癌(ESCC)的相关基因,探讨其发病机制,为ESCC诊断和靶向治疗提供依据。方法:从GEO(Gene Expression Omnibus)数据库下载基因芯片数据集GSE100942和GSE17351,利用其分析工具GEO2R筛选ESCC的差异表达基因(DEGs)。运用数据库DAVID进行GO功能和KEGG通路富集分析,应用Cytoscape软件和STRING数据库构建相互作用网络和关键基因模块,挖掘ESCC靶基因。进一步通过ONCOMINE和UCSC数据库的临床组织样本证实靶基因与ESCC的关系。结果:共筛选出80个DEGs,富集分析显示差异基因在细胞分裂、胶原纤维组织、有丝分裂胞质分裂、纺锤体、中间体等方面存在显著富集。共挖掘出11个ESCC靶基因,经证实均在临床ESCC组织样本中存在显著高表达。其中NUSAP1、KIF20A、DEPDC1、TTK、CCNB1、NCAPG、AURKA这7个靶基因尚未在ESCC中有研究。结论:通过生物信息学挖掘出的与ESCC相关的7个新靶基因,可能是未来研究ESCC发病机制、临床诊断和治疗的重要靶点。     

RNF135在食管鳞状细胞癌中的表达及临床意义

目的 探讨环指蛋白135(RNF135)在食管鳞状细胞癌(ESCC)组织中的表达情况及临床意义。方法 收集2015年1月至2016年12月90例ESCC组织及癌旁组织。从高通量基因表达(GEO)数据库获取ESCC表达的数据集(GSE118037、GSE132867、GSE116958),采用在线工具GEO2R筛选ESCC组织与正常组织中具有差异表达的基因。对差异表达最显著的上调基因RNF135,采用Western blotting检测其在3组癌组织及癌旁组织中的表达,并采用免疫组化法检测RNF135在90例不同级别ESCC组织中的表达情况。采用Kaplan-Meier法分析不同RNF135表达患者的总生存时间(OS)。结果 3个数据集取交集后共筛选出ESCC中的差异表达基因93个,表达上调44个,表达下调49个。选择表达上调最显著的RNF135进行后续研究。Western blotting检测显示,与癌旁组织比较,RNF135在ESCC组织中的表达增加(P<0.01)。免疫组化染色显示,RNF135高表达率为56.7%(51/90),低表达率为43.3%(39/90)。RNF13...     

基于生物信息学对食管鳞状细胞癌新辅助放化疗敏感性生物标志物的发掘

目的：通过生物信息学方法筛选能预测食管鳞状细胞癌（esophageal squamous cell carcinoma,ESCC）对新辅助放化疗（neoadjuvant chemoradiotherapy,NCRT）具有敏感性的生物标志物。方法：利用GEO数据库中的数据集GSE45670,采用多种生物信息学方法,包括蛋白互作（protein-protein interaction,PPI）网络、差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）分析和加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis,WGCNA）,筛选出与食管鳞癌放化疗敏感性相关的生物标志物。同时,收集2017年至2021年期间在四川省肿瘤医院诊断为ESCC的26例患者的活检样本,采用免疫组化方法进行生物标志物的初步验证;通过Kaplan-Meier法利用TCGA数据库中ESCC相关数据分析生物标志物与ESCC预后相关性。结果：筛选出350个DEGs,与WGCNA中紫色模块的159个基因进行交叉获取了重叠的5个基因（AKR...     

前列腺癌诊断/预后和耐药分子标志物的筛选及其临床意义

目的：基于已发表的芯片数据通过生物信息学方法筛选差异表达基因,以发现前列腺癌诊断/预后和耐药相关分子标志物。方法：筛选GEO数据库中已发表的前列腺癌mRNA芯片数据GSE6956和前列腺癌细胞多烯紫杉醇耐药mRNA芯片数据GSE33455进行差异表达分析;通过生物学功能注释、基因通路富集分析、蛋白质相互作用网络（protein-protein interaction,PPI）分析等生物信息学方法发现和识别与差异表达基因相关的生物学功能和信号通路;比对TCGA数据库,验证差异表达基因在前列腺癌组织及癌旁组织中的表达,并通过Kaplan-Meier分析差异表达基因对前列腺癌患者生存率的影响;用qPCR方法验证差异表达基因在前列腺癌细胞株PC3及多烯紫杉醇耐药细胞PC3-DTX中的表达情况。结果：共筛选出227个在前列腺癌和前列腺癌多烯紫杉醇耐药细胞芯片数据中共同差异表达基因。差异表达基因主要富集到了癌症相关通路（Lysosome、Sphingolipid、FoxO、Acute myeloid leukemia）,并主要参与细胞黏附、自噬和胞内蛋白转运等生物学过程。构建PPI网络选取18个连接度最高的基因作为Hub基因。Hub基因和共同差异表达基因中,上调基因CITED2、LRP12和RPL17-C18orf32与前列腺癌患者的不良预后显著相关。qPCR验证显示CITED2在多烯紫杉醇耐药细胞PC3-DTX中高表达。结论：通过生物信息学方法筛选出在前列腺癌组织和耐药细胞中共同差异表达,且与前列腺癌患者的不良预后密切相关的基因,为前列腺癌诊断/预后和耐药分子标志物的研究提供了新的思路。     

Discovery of Ca2+-relevant and differentiation-associated genes downregulated in esophageal squamous cell carcinoma using cDNA microarray

To identify genes that are differentially expressed in human esophageal squamous cell carcinoma (ESCC), we have developed a cDNA microarray representing 34 176 clones to analyse gene expression profiles in ESCC. A total of 77 genes (including 31 novel genes) were downregulated, and 15 genes (including one novel gene) were upregulated in cancer tissues compared with their normal counterparts. Immunohistochemistry and Northern blot analysis were carried out to verify the cDNA microarray results. It was revealed that genes involved in squamous cell differentiation were coordinately downregulated, including annexin I, small proline-rich proteins (SPRRs), calcium-binding S100 proteins (S100A8, S100A9), transglutaminase (TGM3), cytokeratins (KRT4, KRT13), gut-enriched Krupple-like factor (GKLF) and cystatin A. Interestingly, most of the downregulated genes encoded Ca(2+)-binding or -modulating proteins that constitute the cell envelope (CE). Moreover, genes associated with invasion or proliferation were upregulated, including genes such as fibronectin, secreted protein acidic and rich in cystein (SPARC), cathepsin B and KRT17. Functional analysis of the alteration in the expression of GKLF suggested that GKLF might be able to regulate the expression of SPRR1A, SPRR2A and KRT4 in ESCC. This study provides new insights into the role of squamous cell differentiation-associated genes in ESCC initiation and progression.     

Profiling of differentially expressed cancer-related genes in esophageal squamous cell carcinoma (ESCC) using human cancer cDNA arrays: overexpression of oncogene MET correlates with tumor differentiation in ESCC.

PURPOSE: To examine the global gene expression of cancer-related genes in esophageal squamous cell carcinoma (ESCC) through the use of Atlas Human Cancer Array membranes printed with 588 well-characterized human genes involved in cancer and tumor biology. EXPERIMENTAL DESIGN: Two human ESCC cell lines (HKESC-1 and HKESC-2) and one morphologically normal esophageal epithelium tissue specimen from the patient of which the HKESC-2 was derived were screened in parallel using cDNA expression arrays. The array results were additionally validated using semiquantitative PCR. The overexpression of oncogene MET was studied more extensively for its protein expression by immunohistochemistry in the two ESCC cell lines and their corresponding primary tissues and 61 primary ESCC resected specimens. Sixteen of these 61 ESCC cases also had available the corresponding morphologically normal esophageal epithelium tissues and were also analyzed for MET expression. The clinicopathological features associated with overexpression of the MET gene were also correlated. RESULTS: The results of cDNA arrays showed that 13 cancer-related genes were up-regulated > or =2-fold (CDC25B, cyclin D1, PCNA, MET, Jagged 2, Integrin alpha3, Integrin alpha6, Integrin beta4, Caveolin-2, Caveolin-1, MMP13, MMP14, and BIGH3) and 5 genes were down-regulated > or =2-fold (CK4, Bad, IGFBP2, CSPCP, and IL-1RA) in both ESCC cell lines at the mRNA level. Semiquantitative RT-PCR analysis of 9 of these differentially expressed genes, including the MET gene, gave results consistent with cDNA array findings. The immunostaining results of the expression of MET gene showed that MET was overexpressed in both ESCC cell lines and their corresponding primary tumors at the protein level, validating the cDNA arrays findings. The results of the clinical specimens showed that the MET gene was overexpressed in ESCC compared with normal esophageal epithelium in 56 of 61 cases (92%). Moreover, the overexpression of MET protein was more often seen in well/moderately differentiated than in poorly differentiated ESCC. CONCLUSIONS: Multiple cancer-related genes are differentially expressed in ESCC, the oncogene MET is overexpressed in ESCC compared with normal esophageal epithelium, and its protein overexpression correlates with tumor differentiation in ESCC.     

哈萨克族食管癌患者中Lrig1通过MEK-ERK信号通路调控NF-κB及MMP-2表达

  目的  探讨Lrig1、NF-κB及MMP-2在哈萨克族食管癌患者中的表达与PI3K-AKT、MEK-ERK信号通路及与临床病理指标之间的关系。  方法  采用RT-PCR方法检测48例哈萨克族食管癌患者组织中Lrig1、NF-κB、MMP-2表达, 探讨NF-κB、MMP-2的表达与Lrig1的关系。纳入PI3K及MEK信号通路的关键基因PI3K、AKT1、MEK1、MEK2、MEK5、ERK1、ERK2, 研究Lrig1调控NF-κB、MMP-2基因表达的通路。  结果  转录水平mRNA检测显示在肿瘤组织及远端正常组织中NF-κB（P < 0.001, P= 0.014）、MMP-2（P=0.003, P=0.045）的表达与Lrig1 mRNA表达相关; 蛋白水平Western blot检测显示Lrig1与NF-κB、MMP-2可能呈负相关。在肿瘤组织中MEK5（P < 0.001）及ERK2（P=0.009）的表达与Lrig1相关; PI3K在正常组织中（P < 0.001）的表达与Lrig1相关。Lrig1、MMP-2及NF-κB协同表达率为52.1%（25/48）, 其协同表达与淋巴结转移相关（P=0.020）。  结论  NF-κB、MMP-2与Lrig1协同表达促进食管癌患者的淋巴结转移, Lrig1可能是通过MEK-ERK信号通路调控相关基因表达。      

利用高通量转录组测序对肺鳞癌基因型的研究

背景与目的 目前尚无有效的靶向药物用于肺鳞癌的临床治疗,在肺腺癌中有效的靶向药物却无法让鳞癌患者获益,而研究者对肺鳞癌的靶点知之甚少.本研究重点筛选并鉴定肺鳞癌的特异关键基因,为肺鳞癌的治疗提供新的靶点.方法 转录组测序检测5例肺鳞癌患者的配对肺癌组织及正常肺组织样本,使用生物信息学分析筛选两组之间的差异编码基因,进而应用实时定量PCR验证关键差异基因在肺癌细胞系的表达情况.结果 转录组测序结果显示,与正常肺组织相比,肺鳞癌组织上调的差异基因数目为534条.位于前十位肺癌组织高表达的基因包括GAGE12J、SPRR3、PRAME、SPRR1A、SPRR2E、MAGEA3、SPRR1B、IL36G、TMPRSS11D和SPRR2D.进而于不同生物特征的肺癌细胞系H520、GLC82、A549、H1299及PC9验证SPRR家族表达状态,我们发现在淋巴结转移细胞系H1299处于高表达水平.结论 高通量转录组测序筛选到肺鳞癌异常高表达基因SPRR家族,此家族与肺癌淋巴结转移相关,为肺癌的靶向治疗提供了新的思路.     

人食管鳞状细胞癌中miR-424的差异表达及生物信息学分析

目的:探讨hsa-miR-424（miR-424）在人食管鳞状细胞癌发生发展机制中的作用,并对其生物学特征及功能进行预测总结分析,为最终研究miR-424的功能提供有利的线索。方法:通过实时荧光定量PCR方法,检测食管鳞状细胞癌患者石蜡标本和癌旁组织,以及人食管鳞状细胞癌细胞株kyse520、kyse410和正常人食管上皮细胞系Het-1A中miR-424相对表达水平。应用MIRDB、miRanda、Target Scan三种在线工具预测miR-424的靶基因,取三者预测结果的交集,并结合DIANALAB-TarBase7.0数据库和miRTarBase数据库两个已经实验证实的基因数据库,确定miR-424的靶基因范围。最后通过使用在线数据库metascape对has-miR-424预测的靶基因集合进行基于GO、KEGG数据库的功能注释分类和通路富集分析。结果:miR-424在食管癌细胞系kyse520和kyse410中的表达显著高于正常食管上皮细胞系Het-1A的表达（P＜0.01）。与对应的癌旁组织相比较,鳞癌组织中miR-424的表达均显著增高,其中,约77.8%(56/72)的患者癌组织中miR-424的表达较癌旁组织上调了超过50%。miR-424在物种进化上具有高度保守性,其靶基因功能主要集中在调控细胞生长、增殖和正负向调控细胞凋亡;参与蛋白质脱磷酸和泛素化,组蛋白修饰和甲基化,DNA损伤修复等生物学过程（P＜0.01）。主要参与的信号通路有p53信号通路、PI3K-Akt信号通路、MAPK信号通路和酪氨酸激酶信号通路（P＜0.01）。结论:miR-424在食管鳞状细胞癌中是高表达状态,提示miR-424可以作为癌症促进子参与食管癌的发生发展。     

FGFR1和MMP3在食管鳞状细胞癌中的表达及临床意义

目的:观察成纤维细胞成长因子受体1(fibroblast growth factor receptor1,FGFR1)和基质金属蛋白酶3(matrix metalloproteinase 3,MMP3)基因和蛋白在食管鳞癌、癌旁及正常食管组织中的表达情况,探讨它们与食管鳞癌患者临床病理特征之间的关系.方法:采用RT-qPCR、Western blot和免疫组织化学染色检测78例食管鳞癌组织(鳞癌组)、35例食管鳞癌癌旁组织(癌旁组)及35例正常食管组织(正常组)中FGFR1和MMP3 mRNA及蛋白的表达,并分析其与肿瘤临床病理特征之间的关系.结果:FGFR1和MMP3 mRNA在食管鳞癌组表达水平显著高于癌旁组和正常组,差异具有统计学意义(P＜0.05).在癌旁组和正常组表达差异无统计学意义(P＞0.05).FGFR1和MMP3蛋白在食管鳞癌组中的表达率和表达水平明显高于癌旁组和正常组,差异具有统计学意义(P＜0.05).在癌旁组及正常组表达率及表达水平差异均无统计学意义(P＞0.05).FGFR1和MMP3蛋白在食管鳞癌中的表达与患者性别、年龄、肿瘤分化程度无关(P＞0.05),而与肿瘤浸润深度、淋巴结是否转移及TNM分期相关(P＜0.05).食管鳞癌中,FGFR1和MMP3的蛋白表达呈正相关(r=0.303,P＜0.05).结论:FGFR1和MMP3在食管鳞癌中均高表达,两者可能与食管癌的侵袭和转移有关.