基于生物信息学筛选卵巢癌PARP抑制剂耐药相关基因及潜在治疗药物

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lxm1230520
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目的:卵巢癌是致死率最高的妇科恶性肿瘤,进展期卵巢癌患者的预后多年来没有明显改善。聚(ADP-核糖)聚合酶(Poly(ADP-ribose)polymerase,PARP)主要参与DNA单链断裂的修复,通过“合成致死”效应杀灭肿瘤细胞,其在卵巢癌治疗中的效果已在近年来得到广泛证实,为卵巢癌患者带来了新的希望。但是,PARP抑制剂也存在耐药问题,这在一定程度上影响了它的疗效。因此,探索卵巢癌PARP抑制剂耐药的可能机制及潜在的治疗药物,有可能克服卵巢癌PARP抑制剂的耐药性,使更多的卵巢癌患者从中获益。本研究基于生物信息学方法探索卵巢癌PARP抑制剂耐药相关基因及其生物学机制,筛选潜在的生物标志物及治疗药物,以期为卵巢癌PARP抑制剂耐药相关机制研究及逆转耐药治疗提供依据。方法:从基因表达数据库(Gene expression omnibus,GEO)数据库中选取并下载关于卵巢癌PARP抑制剂耐药和原始细胞株的相关转录组测序(RNA sequencing,RNA-seq)数据集GSE117765和GSE153867,利用R语言分析分别得到这2个数据集的差异表达基因(Differential expression genes,DEGs),绘制韦恩图得到共同DEGs。使用DAVID网站分别对上调及下调的DEGs进行基因本体论(Gene ontology,GO)分析,利用KOBAS网站进行KEGG、Reactome、Bio Cyc和PANTHER通路富集分析。然后通过STRING数据库构建DEGs所编码蛋白的互作网络,使用Cytoscape软件中的Cyto Hubba模块分析互作网络中的关键基因。利用L1000CDS~2数据库识别出可能逆转DEGs表达的小分子化合物,最后通过L1000FWD数据库检索上述小分子化合物的作用机制(Mechanisms of action,MOA)。结果:1、基于R语言的limma包,分析数据集GSE117765和GSE153867的基因表达情况,根据筛选条件Padjust<0.05,且|log2FC(Fold change)|>1.0得到169个共同DEGs,其中81个上调基因,88个下调基因。2、利用DAVID及KOBAS在线网站对共同DEGs进行GO功能注释和通路富集分析,富集结果显示,上调DEGs主要参与正向调节细胞迁移、负调控内皮细胞凋亡及组成细胞骨架和基底膜等生物学过程,涉及RAF/MAP激酶级联、FLT3和MAPK家族级联等信号传导途径。下调DEGs主要参与负向调节细胞增殖和组成转录因子复合物等生物学过程,主要涉及Wnt靶基因的抑制和β-catenin转导复合物的去激活等信号通路。3、通过STRING数据库构建蛋白互作网络,利用Cytoscape软件进一步分析,发现上调DEGs中关键蛋白为FN1、ICAM1、SERPINE1、EDN1、CSF2、LOX、PLAT和SNAI2,下调DEGs中关键蛋白为BDNF和THY1。4、利用L1000CDS~2分析工具筛选出可能逆转卵巢癌PARP抑制剂耐药的药物,包括geldanamycin、rosuvastatin、NVP-AUY922、BI-2536、AT-7519、(+)-JQ1和I-BET762。结论:1、获得169个PARP抑制剂耐药卵巢癌细胞的DEGs,基因注释及通路分析表明卵巢癌PARP抑制剂的耐药机制与多个信号通路相关。2、通过DEGs的蛋白互作网络得到10个关键基因,其中FN1、SERPINE1和SNAI2可能作为预测卵巢癌PARP抑制剂耐药的生物标志物。3、HSP90抑制剂NVP-AUY922和BET抑制剂I-BET762等小分子化合物可能作为逆转卵巢癌PARP抑制剂耐药的治疗药物。
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