基于構(gòu)建基因相互作用網(wǎng)絡(luò)的新方法挖掘肺腺癌激活的信號(hào)通路.pdf

1、本文從以下幾部分進(jìn)行了論述：
　　第一部分 構(gòu)建肺腺癌基因相互作用網(wǎng)絡(luò)的新方法
　　肺癌死亡率占據(jù)惡性腫瘤死亡率首位，肺腺癌是其主要的病理類型之一，肺腺癌發(fā)病率高，五年生存率低，目前靶向藥物治療越來(lái)越多地應(yīng)用到肺腺癌的治療中。近年應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行癌癥基因表達(dá)研究逐漸成為熱點(diǎn)，但僅在差異表達(dá)基因?qū)用娌蛔阋蕴骄考膊〉陌l(fā)病機(jī)制?；蜷g相互作用關(guān)系對(duì)基因的表達(dá)具有很大的影響，全面認(rèn)識(shí)基因間直接和間接的相互作用關(guān)系對(duì)全面描述細(xì)胞機(jī)制和功能

2、具有重要的意義。此外，不同的基因相互作用網(wǎng)絡(luò)研究方法會(huì)導(dǎo)致基因間相互作用關(guān)系研究結(jié)果的不一致。
　　目的:
　　本研究通過(guò)對(duì)肺腺癌基因表達(dá)譜分析，篩選與該腫瘤相關(guān)的差異表達(dá)基因，建立構(gòu)建基因相互作用網(wǎng)絡(luò)的新方法，獲取可能與肺腺癌關(guān)系密切的相關(guān)基因和信號(hào)通路，為進(jìn)一步研究肺腺癌的分子機(jī)制提供理論基礎(chǔ)。
　　方法:
　　從ArrayExpress數(shù)據(jù)庫(kù)中下載與肺腺癌相關(guān)的基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)，使用RankProd包篩選差異

3、表達(dá)基因。聯(lián)合STRING數(shù)據(jù)庫(kù)、DCGL法、EB法和WGCNA方法構(gòu)建差異基因之間相互作用關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，將四種網(wǎng)絡(luò)基因相互作用表達(dá)值合并轉(zhuǎn)換后形成新的基因相互作用表達(dá)值，根據(jù)新的表達(dá)值構(gòu)建了一個(gè)新的基因相互作用網(wǎng)絡(luò)，從而創(chuàng)造了一種將現(xiàn)有的方法結(jié)合起來(lái)的新的算法，稱之為合并的方法。之后對(duì)五種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了拓?fù)涮匦苑治?并根據(jù)合并的網(wǎng)絡(luò)獲取中心節(jié)點(diǎn)基因。對(duì)五種方法篩選的基因?qū)M(jìn)行通路富集分析。
　　結(jié)果:
　　(1)本研究篩選出941

4、個(gè)肺腺癌差異表達(dá)基因，其中上調(diào)基因386個(gè)，下調(diào)基因555個(gè)。
　　(2)根據(jù)已有的四種方法分別構(gòu)建了基因相互作用網(wǎng)絡(luò)，并成功建立了構(gòu)建基因相互作用網(wǎng)絡(luò)的新方法。
　　(3)對(duì)比分析了STRING、DCGL、EB、WGCNA和合并的方法構(gòu)建的基因相互作用網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋵W(xué)特性，結(jié)果表明，五種網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)度數(shù)經(jīng)曲線擬合后的擬合系數(shù)分別是0.931、0.938、0.963、0.264和0.977，而平均最短路徑長(zhǎng)度分別為5.337、2.

5、715、3.673、1.783和4.195。WGCNA方法創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)擁有最短的平均路徑長(zhǎng)度，而合并的網(wǎng)絡(luò)具有最高的擬合系數(shù)。
　　(4)根據(jù)合并的網(wǎng)絡(luò)，篩選出15個(gè)中心節(jié)點(diǎn)基因，其中TOP2A、PAICS、BUB1、ADAM12、FGB、NONO、UGT8、SRPX2、AOC1、AURKA、NCAPG、RACGAP1屬于上調(diào)基因，IL1RL1、TACC1、DARC屬于下調(diào)基因。
　　(5)對(duì)941個(gè)差異表達(dá)基因進(jìn)行通路富集分

6、析得到7條顯著富集的通路:細(xì)胞外基質(zhì)受體相互作用、細(xì)胞粘附分子、p53信號(hào)通路、粘著斑、血管平滑肌收縮、細(xì)胞周期和補(bǔ)體系統(tǒng)，通過(guò)合并的方法得到的基因?qū)χ饕患诩?xì)胞周期通路和P53通路，而五種方法中得到的共同的基因?qū)Ω患耐肥羌?xì)胞周期。
　　結(jié)論:
　　(1)成功篩選出肺腺癌中941個(gè)差異表達(dá)基因，并對(duì)其進(jìn)行通路富集分析，為更好地理解肺腺癌的分子機(jī)制提供理論依據(jù)。
　　(2)成功建立了構(gòu)建基因相互作用網(wǎng)絡(luò)的新方法，網(wǎng)

7、絡(luò)拓?fù)鋵W(xué)分析結(jié)果顯示，該方法構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)擁有更明顯的無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)特征，具有較高的穩(wěn)健性，它能夠提供一個(gè)更可靠并可行的結(jié)果，具有廣闊的應(yīng)用前景;WGCNA方法創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)更具有小世界網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的快速集成。
　　(3)篩選出15個(gè)中心節(jié)點(diǎn)基因，他們可能與肺腺癌的發(fā)病關(guān)系密切，為進(jìn)一步研究肺腺癌的發(fā)病機(jī)制及治療提供研究方向。
　　(4)差異基因通路富集分析證明細(xì)胞周期通路與肺腺癌發(fā)病機(jī)制有密切關(guān)系。
　　第二部分 肺腺

8、癌發(fā)展過(guò)程中激活通路的研究
　　近年來(lái)，肺腺癌的發(fā)生率和死亡率不斷提高，大部分患者的治療和預(yù)后依舊非常差。肺癌相關(guān)的基因表達(dá)譜研究、信號(hào)通路研究和靶向治療受到越來(lái)越多的關(guān)注，基于網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)通路篩選和分類方法逐漸成熟，在疾病中，信號(hào)通路存在激活與未激活兩種狀態(tài)，激活的通路在疾病中更積極地發(fā)揮著作用，未激活的通路只是存在于疾病中，可能與此病的發(fā)病機(jī)制沒(méi)有直接的關(guān)系。因此研究癌癥中激活的通路對(duì)癌癥的治療和預(yù)防有重要的意義。
　　目

9、的:
　　利用基因相互作用網(wǎng)絡(luò)分析及通路活性分析，挖掘肺腺癌發(fā)展進(jìn)程中激活的信號(hào)通路，為肺腺癌的診斷及治療提供分子標(biāo)志。
　　方法:
　　從ArrayExpress數(shù)據(jù)庫(kù)中下載與肺腺癌不同時(shí)期相關(guān)的基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)，使用RankProd包篩選差異表達(dá)基因。對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行KEGG通路富集分析。以差異表達(dá)基因?yàn)榛A(chǔ)，利用第一部分中得到的新方法構(gòu)建肺腺癌不同時(shí)期（ⅠA，ⅠB，ⅡA，ⅡB，ⅢA，ⅢB和Ⅳ期）基因相互作用網(wǎng)絡(luò)，

10、結(jié)合置換檢驗(yàn)方法識(shí)別富集的通路在肺腺癌的不同時(shí)期是否被激活。
　　結(jié)果:
　　(1)本研究篩選出了211個(gè)肺腺癌的差異表達(dá)基因。
　　(2)在肺腺癌發(fā)展過(guò)程的七個(gè)不同時(shí)期中，基因之間相互作用關(guān)系的多少?zèng)]有明顯的變化規(guī)律。
　　(3)KEGG通路富集分析發(fā)現(xiàn)了肺腺癌不同時(shí)期的10條共同富集的信號(hào)通路，分別是:細(xì)胞周期、黃體酮調(diào)節(jié)的卵母細(xì)胞成熟、卵母細(xì)胞減數(shù)分裂、細(xì)胞外基質(zhì)受體相互作用、血管平滑肌收縮、刺激神經(jīng)組織的

11、配體-受體互作、癌癥通路、p53信號(hào)通路、腎素血管緊張素系統(tǒng)和腎細(xì)胞癌。
　　(4)通路活性分析結(jié)果顯示，細(xì)胞周期、黃體酮調(diào)節(jié)的卵母細(xì)胞成熟和卵母細(xì)胞減數(shù)分裂在肺腺癌疾病的各個(gè)時(shí)期都被激活。同時(shí)，p53信號(hào)通路和癌癥通路在大部分時(shí)期都是被激活的，除了ⅢA期;但腎素血管緊張素系統(tǒng)通路在各時(shí)期都未被激活。
　　結(jié)論:
　　(1)根據(jù)肺腺癌差異表達(dá)基因，我們發(fā)現(xiàn)了10條肺腺癌不同時(shí)期共同富集的通路。
　　(2)我們成功