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

1、本文從以下幾部分進行了論述：
　　第一部分 構建肺腺癌基因相互作用網(wǎng)絡的新方法
　　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越多地應用到肺腺癌的治療中。近年應用網(wǎng)絡進行癌癥基因表達研究逐漸成為熱點，但僅在差異表達基因層面不足以探究疾病的發(fā)病機制?；蜷g相互作用關系對基因的表達具有很大的影響，全面認識基因間直接和間接的相互作用關系對全面描述細胞機制和功能

2、具有重要的意義。此外，不同的基因相互作用網(wǎng)絡研究方法會導致基因間相互作用關系研究結果的不一致。
　　目的:
　　本研究通過對肺腺癌基因表達譜分析，篩選與該腫瘤相關的差異表達基因，建立構建基因相互作用網(wǎng)絡的新方法，獲取可能與肺腺癌關系密切的相關基因和信號通路，為進一步研究肺腺癌的分子機制提供理論基礎。
　　方法:
　　從ArrayExpress數(shù)據(jù)庫中下載與肺腺癌相關的基因表達譜數(shù)據(jù)，使用RankProd包篩選差異

3、表達基因。聯(lián)合STRING數(shù)據(jù)庫、DCGL法、EB法和WGCNA方法構建差異基因之間相互作用關系網(wǎng)絡，將四種網(wǎng)絡基因相互作用表達值合并轉換后形成新的基因相互作用表達值，根據(jù)新的表達值構建了一個新的基因相互作用網(wǎng)絡，從而創(chuàng)造了一種將現(xiàn)有的方法結合起來的新的算法，稱之為合并的方法。之后對五種網(wǎng)絡進行了拓撲特性分析;并根據(jù)合并的網(wǎng)絡獲取中心節(jié)點基因。對五種方法篩選的基因對進行通路富集分析。
　　結果:
　　(1)本研究篩選出941

4、個肺腺癌差異表達基因，其中上調基因386個，下調基因555個。
　　(2)根據(jù)已有的四種方法分別構建了基因相互作用網(wǎng)絡，并成功建立了構建基因相互作用網(wǎng)絡的新方法。
　　(3)對比分析了STRING、DCGL、EB、WGCNA和合并的方法構建的基因相互作用網(wǎng)絡的拓撲學特性，結果表明，五種網(wǎng)絡的節(jié)點度數(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)絡擁有最短的平均路徑長度，而合并的網(wǎng)絡具有最高的擬合系數(shù)。
　　(4)根據(jù)合并的網(wǎng)絡，篩選出15個中心節(jié)點基因，其中TOP2A、PAICS、BUB1、ADAM12、FGB、NONO、UGT8、SRPX2、AOC1、AURKA、NCAPG、RACGAP1屬于上調基因，IL1RL1、TACC1、DARC屬于下調基因。
　　(5)對941個差異表達基因進行通路富集分

6、析得到7條顯著富集的通路:細胞外基質受體相互作用、細胞粘附分子、p53信號通路、粘著斑、血管平滑肌收縮、細胞周期和補體系統(tǒng)，通過合并的方法得到的基因對主要富集在細胞周期通路和P53通路，而五種方法中得到的共同的基因對富集的通路是細胞周期。
　　結論:
　　(1)成功篩選出肺腺癌中941個差異表達基因，并對其進行通路富集分析，為更好地理解肺腺癌的分子機制提供理論依據(jù)。
　　(2)成功建立了構建基因相互作用網(wǎng)絡的新方法，網(wǎng)

7、絡拓撲學分析結果顯示，該方法構建的網(wǎng)絡擁有更明顯的無標度網(wǎng)絡特征，具有較高的穩(wěn)健性，它能夠提供一個更可靠并可行的結果，具有廣闊的應用前景;WGCNA方法創(chuàng)建的網(wǎng)絡更具有小世界網(wǎng)絡性質，能夠實現(xiàn)信息的快速集成。
　　(3)篩選出15個中心節(jié)點基因，他們可能與肺腺癌的發(fā)病關系密切，為進一步研究肺腺癌的發(fā)病機制及治療提供研究方向。
　　(4)差異基因通路富集分析證明細胞周期通路與肺腺癌發(fā)病機制有密切關系。
　　第二部分 肺腺

8、癌發(fā)展過程中激活通路的研究
　　近年來，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后依舊非常差。肺癌相關的基因表達譜研究、信號通路研究和靶向治療受到越來越多的關注，基于網(wǎng)絡的信號通路篩選和分類方法逐漸成熟，在疾病中，信號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)病機制沒有直接的關系。因此研究癌癥中激活的通路對癌癥的治療和預防有重要的意義。
　　目

9、的:
　　利用基因相互作用網(wǎng)絡分析及通路活性分析，挖掘肺腺癌發(fā)展進程中激活的信號通路，為肺腺癌的診斷及治療提供分子標志。
　　方法:
　　從ArrayExpress數(shù)據(jù)庫中下載與肺腺癌不同時期相關的基因表達譜數(shù)據(jù)，使用RankProd包篩選差異表達基因。對差異表達基因進行KEGG通路富集分析。以差異表達基因為基礎，利用第一部分中得到的新方法構建肺腺癌不同時期（ⅠA，ⅠB，ⅡA，ⅡB，ⅢA，ⅢB和Ⅳ期）基因相互作用網(wǎng)絡，

10、結合置換檢驗方法識別富集的通路在肺腺癌的不同時期是否被激活。
　　結果:
　　(1)本研究篩選出了211個肺腺癌的差異表達基因。
　　(2)在肺腺癌發(fā)展過程的七個不同時期中，基因之間相互作用關系的多少沒有明顯的變化規(guī)律。
　　(3)KEGG通路富集分析發(fā)現(xiàn)了肺腺癌不同時期的10條共同富集的信號通路，分別是:細胞周期、黃體酮調節(jié)的卵母細胞成熟、卵母細胞減數(shù)分裂、細胞外基質受體相互作用、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信號通路、腎素血管緊張素系統(tǒng)和腎細胞癌。
　　(4)通路活性分析結果顯示，細胞周期、黃體酮調節(jié)的卵母細胞成熟和卵母細胞減數(shù)分裂在肺腺癌疾病的各個時期都被激活。同時，p53信號通路和癌癥通路在大部分時期都是被激活的，除了ⅢA期;但腎素血管緊張素系統(tǒng)通路在各時期都未被激活。
　　結論:
　　(1)根據(jù)肺腺癌差異表達基因，我們發(fā)現(xiàn)了10條肺腺癌不同時期共同富集的通路。
　　(2)我們成功