应用生物信息学方法对食管鳞状细胞癌(以下简称鳞癌)差异基因表达谱进行分析，筛选与食管鳞癌发生、发展相关的关键基因，并寻找食管鳞癌早期诊断和预后的生物标志物。
方法从基因表达综合数据库下载食管鳞癌基因芯片数据集GSE26886、GSE77861、GSE100942、GSE20347、GSE23400、GSE38129、GSE17351。首先筛选出各数据集食管鳞癌和正常食管黏膜组织中的差异表达基因，再筛选出7组数据集共同差异表达的关键基因。分别对差异表达关键基因进行基因本体功能、京都基因与基因组百科全书(KEGG)信号通路富集分析。应用Cytoscape软件和分子复合物检测工具构建蛋白质互作网络(PPI)模型，筛选出最关键的主效基因。将主效基因的表达分为高表达组和低表达组，利用Kaplan-Meier数据库分析主效基因与食管鳞癌患者预后的关系。
结果在7个数据集中共筛选出626个食管鳞癌差异表达关键基因，包括302个上调基因和324个下调基因。基因本体功能分析表明，差异表达关键基因主要聚集于胶原蛋白结合、细胞周期调控、表皮细胞分化等功能。KEGG信号通路富集分析显示差异表达关键基因主要聚集于细胞外基质-受体交互作用、p53信号通路、花生四烯酸代谢信号通路等。PPI共筛选出5个主效基因，分别为Ⅲ型胶原α1链(COL3A1)、Ⅹ型胶原α1链(COL10A1)、Ⅵ型胶原α3链(COL6A3)、Ⅴ型胶原α2链(COL5A2)、Ⅰ型胶原α1链(COL1A1)。COL3A1、COL10A1、COL6A3、COL5A2、COL1A1在食管鳞癌组织中的表达均高于正常食管黏膜组织。高表达组患者预后较低表达组差。
结论食管鳞癌组织和正常黏膜组织存在差异表达基因谱，COL3A1、COL10A1、COL6A3、COL5A2、COL1A1为食管鳞癌发生、发展的关键基因并与患者预后相关，可能是食管鳞癌诊疗新的分子标志物。