基于生物信息学分析HOXD11在脑胶质瘤中的生物学功能和意义

来源 :汕头大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hgs19741022
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背景和目的:胶质瘤来源于神经胶质细胞,包括多形性胶质母细胞瘤、星形细胞瘤、少突胶质细胞肿瘤、室管膜细胞肿瘤、髓母细胞瘤及其它来源的胶质瘤。现已是成人中枢神经系统肿瘤中最高发的原发性恶性肿瘤,世界卫生组织(WHO)将胶质瘤分为四级,将WHOI、Ⅱ级的胶质瘤归为低级别胶质瘤,WHOⅢ、Ⅳ级归为高级别胶质瘤,约占颅内肿瘤的60%,预后极差,中位生存期仅15个月左右。在临床治疗上,主要采用传统手术切除+术后化疗及放疗,但治疗作用效果仍不理想。研究发现脑胶质瘤的发生及恶性进展与基因的改变密切相关,其发生发展过程涉及基因突变、转录调节、甲基化修饰等的不同环节。对肿瘤相关基因进展研究,是肿瘤诊断和治疗的重要突破。同源盒基因(HOX gene)是决定发育的主要调节基因,越来越多研究发现HOXD11与多种恶性肿瘤的发生发展密切相关,如口腔鳞状细胞癌、咽部鳞状细胞癌、前列腺癌等,但HOXD11在脑胶质瘤中作用研究较少,本文整合公共肿瘤数据库的胶质瘤病例数据并进行综合分析,探究HOXD11在胶质瘤表达情况及其对预后的影响,对HOXD11在胶质瘤中参与的信号通路及分子机制进行预测,探索HOXD11作为胶质瘤预后预测因子和治疗靶点的可能性。方法:通过GEAIP网站分析HOXD11在人体肿瘤组织中表达水平,下载并分析国际肿瘤基因图谱(TCGA)中脑胶质瘤的mRNA数据,分析目前研究较少的HOXD11的表达情况,筛选出胶质瘤病例与正常样本之间的差异表达基因(DEGs)。同时应用RT-PCR检验HOXD11在正常组织及U251、U118MG人脑胶质瘤细胞系的表达水平。接着分析TCGA及CGGA数据库中HOXD11在不同分级胶质瘤、IDH1基因状态及1p/19q联合删失状态表达水平比较,运用K-M生存分析法探究HOXD11表达水平与胶质瘤患者预后关系,COX回归模型进行单因素及多因素分析进一步验证HOXD11对预后预测价值,受试者工作特征曲线(ROC)检验其预后预测效能。采用GO及KEGG分析HOXD11参与生物学功能及参与肿瘤形成的相关通路分析。结果:TCGA数据库中基因表达谱分析表明在胶质瘤组织中HOXD11 mRNA表达水平较正常组织上调,差异具有统计学意义(p<0.05),同时应用荧光定量PCR显示人脑胶质瘤细胞株U251及U118MG中HOXD11 mRNA表达量较正常脑组织增高(p<0.05)。对TCGA及CGGA数据进一步分析显示,HOXD11 mRNA表达水平与胶质瘤WHO分级、IDH1基因突变状态、1p/19q联合删失状态相关(p<0.001)。HOXD11高表达往往提示胶质瘤患者总生存期(OS)较短,单因素及多因素回归分析显示HOXD11是影响胶质瘤患者预后的独立预测因子,且能较为准确预测胶质瘤患者预后。GO分析显示HOXD11参与的生物学过程包括新生血管形成、细胞分裂等过程,KEGG富集分析显示HOXD11通过P53信号通路及细胞周期调控等途径促进胶质瘤进展及影响患者预后。结论:HOXD11在脑胶质瘤中呈高表达状态,且在不同WHO分级、IDH基因突变状态、1p/19q染色体删失状态的表达具有显著差异,可作为预测胶质恶性程度指标之一。在临床预后方面,HOXD11高表达提示患者总生存期较短,是影响胶质瘤患者的独立预后因素,其可能通过p53信号通路、细胞周期、微血管血管形成等途径影响肿瘤进展。
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