基于TCGA数据库胆管癌ceRNA网络的构建与分析

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sun11023024
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背景与目的:胆管癌(cholangiocarcinoma,CCA)是一组高度异质性的胆道恶性肿瘤,可发生于胆道系统的任何部位,近年来CCA的发病率在全球范围内呈增长趋势。由于疾病早期缺乏典型的临床症状和临床指标,大多数CCA患者在明确诊断时已经失去最佳手术时机。因此,探究胆管癌发生发展过程中的分子生物学机制,筛选和验证胆管癌新的诊断及预后标记物具有重要意义。近年来发现竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)机制在肿瘤的发病过程中起着重要作用,本研究利用癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库的胆管癌数据分析差异表达基因,借助相关数据库构建ceRNA网络并筛选关键通路。收集胆管癌患者的组织样品,通过基础实验对结果进行初步验证。方法:通过R软件下载TCGA数据库中胆管癌患者的测序数据和临床数据,分析胆管癌组织和正常组织中的差异表达基因,使用Mi Rcode数据库和Starbase数据库分别预测lncRNA-miRNA,miRNA-mRNA间的靶向结合关系,通过设定超几何检验和pearson检验的条件来筛选符合ceRNA网络调控关系的lncRNA-miRNA-mRNA轴并使用Cytoscape软件可视化。利用R软件的“cluster Profiler”包完成网络中差异mRNA的功能富集分析。为了进一步探究网络中的差异mRNA、lncRNA和miRNA与胆管癌患者预后的关系,使用R软件的“survival”包进行生存分析。综合生物信息学分析结果筛选胆管癌关键的ceRNA调控通路,收集胆管癌患者的组织样品对调控通路中的RNAs进行实时定量PCR实验,验证三者在CCA中的表达水平,并且通过Western Blot、免疫组化实验在蛋白层面验证了靶基因的表达,最后,利用胆管癌芯片数据分析了靶基因的表达水平与CCA患者预后之间的关系。结果:从TCGA数据库下载得到36例胆管癌样本和9例正常样本,通过差异分析得到1573个差异表达mRNA,109个差异表达lnc RNA和37个差异表达miRNA。借助相关在线数据库构建了胆管癌ceRNA调控网络,该网络由143个mRNA、62个lncRNA和19个miRNA组成。对网络中mRNAs的功能富集分析结果提示差异基因主要富集在与肿瘤和免疫相关的通路上。生存分析结果表明LOXL1-AS1、CCNJL、ERLIN1、MLLT3、SCRN1、SLC9A3R2与胆管癌患者的预后密切相关。通过对生物信息学分析的结果进行综合分析,我们最终确定了胆管癌关键的ceRNA调控通路LOXL1-AS1-miR-148a-3p-TGFB2并进行初步验证。qRT-PCR结果显示LOXL1-AS1和TGFB2表达正相关,在胆管癌组织中均为高表达,mi R-148a-3p为低表达,Western Blot和免疫组化表明靶基因TGFB2在蛋白水平也呈高表达,生存分析和Cox分析显示TGFB2表达水平和CCA患者的预后显著相关(p<0.05),可以作为CCA预后的独立危险因素。结论:本研究下载TCGA数据库中胆管癌的测序数据和临床数据,使用R语言对数据进行分析,筛选得到差异表达的mRNA、lncRNA和miRNA,借助在线数据库预测这些差异RNAs间的相互作用关系并构建网络,最终筛选出基于lncRNA的LOXL1-AS1-mi R-148a-3p-TGFB2关键调控通路,初步验证了三者的表达水平,证明靶基因TGFB2高表达与胆管癌患者不良预后相关,为胆管癌的后续研究提供了新的思路。
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