目的:初级纤毛作为细胞间信号传递的平台,参与各种细胞过程的调节以及人体内所有器官和结构的形成和维持。肿瘤的特征在于异常的细胞周期和细胞凋亡,肿瘤的进展与细胞内和细胞间信号发生异常密切相关。因此初级纤毛可作为控制中心调节与肿瘤发生相关的信号传导途径(例如Shh,Wnt和PDGF信号传导途径),并且初级纤毛与细胞周期也存在紧密关系。已有报道证实,初级纤毛的相关功能异常与在胰腺癌、肾透明细胞瘤、食道癌、胃癌、乳腺癌、前列腺癌和结肠直肠癌等多种肿瘤发生和进展密切相关,但是否可作为预后标记物,未见相关文献报道。本研究基于大数据分析选取与初级纤毛关系密切的胰腺癌和肾透明细胞瘤为研究对象,以发现初级纤毛与肿瘤的侵袭转移的关系和高效的肿瘤预后标记物为宗旨,研究内容主要包括两个部分:1.基于大数据分析探究初级纤毛相关功能在多种肿瘤的转移患者和未转移患者间的富集差异,探究初级纤毛相关基因的改变是否影响肾透明细胞瘤的侵袭转移能力。2.在已有报道的胰腺癌的相关的生物标记物之中,并无一种标记物在胰腺癌的诊断与预后上同时具有突出能力,因此迫切需要一种标记物在有效诊断胰腺癌的同时可高效预测胰腺癌患者的不良预后。本研究通过挖掘TCGA数据库中胰腺癌患者数据,分析纤毛相关基因表达,构建具有良好的诊断及预后能力的风险评估模型。方法:1.基于TCGA数据库通过GSEA(Gene Set Enrichment Analysis,基因探针富集分析)基因富集分析纤毛相关通路在15种肿瘤中转移病人组和未转移病人组间的富集情况。2.通过EdgeR算法分析转移肿瘤患者组和未转移肿瘤患者组间的差异基因,将差异基因进行Kaplan-Meier生存分析筛选出在两组存在显著生存差异的基因,整合17个纤毛通路基因得到纤毛基因集,将纤毛相关基因集与显著生存差异基因取交集得到基因集合。通过GEPIA进一步分析基因集合中肿瘤转移患者组中表达上调的基因在肿瘤不同进展期的表达情况,优选在肿瘤不同进展期间表达差距显著的基因为目标基因。3.qRT-PCR和Western Blot检测目标基因在CAKI、ACHN和786-O三种肾透明细胞瘤细胞中mRNA和蛋白水平的表达。4.通过划痕实验和Transwell实验比较CAKI、ACHN和786-O三种细胞的迁移和侵袭能力。5.过表达和沉默目标基因后通过划痕实验和Transwell实验探究细胞迁移和侵袭能力变化。6.Cox比例风险回归模型的构建:利用单变量和多变量Cox比例风险回归模型评估风险评分及各临床病理参数的预后意义,评价其作为组合预后标记物的能力。7.不同风险组的组间差异通路分析,通过GSEA和GSVA两种基因富集分析方法,比较不同风险组间差异基因通路。结果:1.初级纤毛相关通路在胰腺癌和肾透明细胞瘤的转移病人组和未转移病人组间的富集差异最为显著:肾透明细胞癌有9个初级纤毛相关通路存在差异,胰腺癌有10个初级纤毛相关通路存在差异。2.基于大数据分析筛选与肿瘤转移相关的纤毛相关基因:肾透明细胞瘤中存在5个基因(CNGB1,AURKA,CCNO,ONECUT2和CENPF)在肿瘤的不同进展阶段存在显著性差异,综合创新性和基因在肿瘤不同进展阶段的差异程度,优选CCNO为目标基因。3.CCNO基因与肾透明细胞瘤患者的临床病理参数的相关性分析:与197例未转移患者相比,在55例转移患者中CCNO的表达显著上调(P=0.0037)。在肿瘤未转移组中,CCNO表达上调时患者预后较差(P=0.0069);在肿瘤未复发组中,CCNO表达上调时患者预后较差(P=0.0543);在无肿瘤状态组中,CCNO表达上调时患者预后较差(P=0.0392)。4.CCNO基因在细胞迁移能力不同的肾透明细胞瘤细胞中存在差异表达:基CCNO在高侵袭力的CAKI和ACHN肾透明细胞瘤细胞中表达水平明显均高于在低侵袭力的786-O肾透明细胞瘤细胞的表达水平(P<0.01)。5.CCNO表达水平与肾透明细胞瘤细胞迁移能力相关:沉默基因CCNO后CAKI细胞的划痕伤口愈合面积下降,穿膜细胞数量降低(P<0.01)。过表达CCNO后CAKI细胞伤口愈合面积增加,穿膜细胞数量增加(P<0.01)。6.构建以8个mRNA为主体的风险模型预测胰腺癌患者的预后:通过单变量Cox回归分析,筛选出29个基因与胰腺癌的总体生存时间相关(P<0.005)基因。多元Cox回归分析筛选出8个mRNA(EPS8,CENPF,CAV1,ARMC4,PPEF2,PCDH15,PKD1和TBC1D13)与患者生存率相关。风险评分=(0.3369×EPS8表达)-(0.2468×PCDH15表达)-(0.5335×TBC1D13表达)+(0.3139×CENPF表达)-(0.2228×PPEF2)-(0.4657×PKD1表达)+(0.275×CAV1表达)-(0.1427×ARMC4表达)。7.风险评分可以作为独立的预后指标:高风险组和低风险组的组间总体生存差异显著(P<0.0001),风险评分的HR=4.006高于其他临床病理参数的HR,随着风险评分的增加,患者的死亡风险倍增。该模型可作为胰腺癌患者的独立的预后因素。在GSE62452数据集中胰腺癌患者的高风险组和低风险组的组间生存差异显著(P=0.163);8.GEO数据库中探究风险评分诊断胰腺癌患者的能力:GSE62452、GSE28735、GSE16515、GSE15471、GSE32676及GSE71989的6个数据集中,通过ROC曲线验证风险评分诊断胰腺癌的能力,其AUC均高于0.82。结论:1.CCNO表达与肾透明细胞瘤的转移复发,总生存率和无病生存率密切相关,CCNO异常表达影响肾透明细胞瘤细胞的侵袭和转移能力,为肾透明细胞瘤的治疗提供新的研究思路。2.本研究中,首次基于纤毛相关的基因构建了以8个基因(EPS8,CENPF,CAV1,ARMC4,PPEF2,PCDH15,PKD1和TBC1D13)为主体的风险预后模型与胰腺癌临床诊断指标相比具有独特的优势,可作为独立因素有效诊断出胰腺癌患者并预测胰腺癌患者的不良预后。为胰腺癌的机制研究和生物标记物的开发提供潜在的治疗靶标和新的方向。