肺癌是一种常见的恶性肿瘤,是全世界范围内癌症相关死亡的第一大原因,在中国,肺癌发病率的占比已相当于发达国家水平,而非小细胞肺癌(NSCLC)患者约占所有肺癌患者病例的85%。大量证据表明,在肿瘤发生、发展和转移的过程中,某些基因的异常表达起着非常重要作用,因此,找到非小细胞肺癌发生发展过程中的异常表达基因,以及相关联的一些信号通路,可以为非小细胞肺癌基因层面的治疗提供潜在的靶标。本实验的目的是利用生物信息学技术鉴定差异基因和关键基因及其相关通路,从病理发生的分子机制角度对非小细胞肺癌进行理解,找到潜在可深入研究的用于诊断和预后生物标志物以及治疗非小细胞肺癌的分子靶标,并深入探讨对靶标通路进行研究的可行性。研究通过筛选共同差异基因、功能富集分析、筛选关键基因、整合结果四个部分组成。首先,分析GEO数据库下载的4种不同的人类基因表达芯片数据集,比较非小细胞肺癌组织与正常肺组织的基因表达量,筛选得到各数据集中的关键差异表达基因(DEGs)。通过对四个数据集全部差异基因的RRA整合,最终得出各数据集间共同存在的169个差异基因,其中43个共同上调、126个共同下调。然后,本实验分别通过DAVID在线分析进行了差异基因的基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)途径富集,探究了这169个共同差异基因在肺癌病理机制发生中的功能和参与的调控通路。GO分析结果显示,DEG主要游离于细胞膜、细胞外基质、核,生物学过程主要集中在调节细胞增殖、粘附、转移和血管形成以及细胞内信号级联,具体功能集中在蛋白互作上。KEGG通路分析表明这些DEGs主要参与细胞质基质受体相互作用、PI3K-Akt信号通路、Ras信号通路、黏着斑等。最后,基于蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络,本实验筛选出了20个关键基因(hub gene),将这些基因进行Kaplan-Meier生存分析,结果表明其中7个hub基因,即ASPM、CDC20、COL1A1、HMMR、NEK2、SPP1、TOP2A的高表达与预后不良显著相关;以及4个hub基因,即LPL、PECAM1、CDH5、TEK的低表达与预后不良显著相关。通过将这些关键基因与KEGG信号通路相结合,可以猜测,COL1A1、HMMR、SPP1的上调,影响了细胞外基质受体结合通路、黏着斑,激活了PI3K-Akt信号通路,TEK的下调减少了对血管形成的阻碍,激活了PI3K-Akt信号通路、Ras信号通路。而PI3K-Akt信号通路、Ras信号通路的激活,使非小细胞肺癌细胞具有了异常的增殖、血管生成、DNA修复和抗凋亡的能力。综上所述,本研究中确定的差异基因和关键基因及其相关通路可能有助于对非小细胞肺癌分子机制的全面理解,并可用作诊断和预后生物标志物以及治疗非小细胞肺癌的分子靶标。