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[目的]结直肠癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一,其涉及到的致病基因和信号通路目前仍不完全清楚。本研究整合了 4个表达谱芯片数据旨在明确结直肠癌发生发展过程中涉及到潜在的核心基因和信号通路。[方法]我们选择4个微阵列芯片GSE21815、GSE44076、GSE68468和GSE74602,共包含455例结直肠癌和144例正常结肠黏膜组织。筛选出差异表达基因后进行基因本体论(GO)分析和信号通路(PATHWAY)分析,随后进行蛋白-蛋白互作(PPI)分析。筛选出核心基因后,在线验证核心基因与结直肠癌预后关系及表达情况,最后取6例结直肠癌患者癌组织及对应癌旁组织,分别进行Q-PCR、蛋白印记实验在转录及翻译水平上验证核心基因表达情况。[结果]1.整合分析后共有284个共差异表达基因(143个表达上调,141个表达下调)。2.通过富集分析后差异表达基因在功能和信号通路方面呈现显著聚集,在生物学进程(BP)组,表达上调基因主要富集在细胞增殖进程、细胞运动、核分裂等进程,表达下调基因主要富集在稳态、无机物反应等进程。在分子功能(MF)组,表达上调基因主要富集在酶活性、金属离子结合、蛋白连接等,同时表达下调基因主要富集在金属离子结合、基质特异通道活动、被动跨膜输送活动等。在细胞组分(CC)组,表达上调基因主要富集在细胞外基质、染色体、微管细胞骨架等,表达下调基因主要富集在细胞质核周区域、胞外区、胞外外泌体、胞外囊泡及膜结合囊泡等。差异表达基因信号通路富集分析结果显示上调基因主要富集通路包括:黄体酮介导的卵母细胞成熟、p53信号通路、细胞周期、黏着斑、PI3K-Akt信号通路等。下调基因主要富集于矿物质吸收、氮代谢、胰腺分泌、甾体激素、趋化因子信号通路等。3.差异表达基因PPI网络中,包括291个节点和745个边界,最终筛选出连10个核心基因:TOP2A、CDK1、FOXM1、CCNB1、AURKA、BUB1、MAD2L1、TPX2、TTK、MYC。通过 DAVID分析,我们发现这些核心基因主要与细胞周期、减数分裂等信号通路有关。4.从PPI网络中挑选出3个最显著的模块。3个模块中的基因参与到的主要信号通路包括细胞周期、卵母细胞减数分裂、趋化因子信号通路、TNF信号通路、细胞因子-细胞因子受体相互作用、神经活性配体受体相互作用、矿物质吸收信号通路等。5.通过生存曲线我们发现核心基因与结直肠癌总生存期有关。6.Q-PCR、蛋白印记结果显示10个核心基因在转录和翻译水平表达均与微阵列芯片和在线数据库验证表达结果一致。[结论]1.通过对多个微阵列表达谱进行整合性生物信息学分析,我们最终证实了 284个共同差异表达的基因,差异表达基因共同信号通路主要为:细胞周期、趋化因子、PI3K-Akt、p53等重要的信号通路;2.筛选出10个差异最显著的核心基因,这些核心基因涉及到结直肠相关的一些重要信号通路,主要与细胞周期进程、减数分裂、趋化因子等重要信号通路。其中细胞周期相关通路可能作为我们后期研究重心。核心基因与结直肠癌预后相关,可能有望成为结直肠癌诊断及治疗的生物学标志物;3.通过Q-PCR、蛋白印记等实验,我们芯片分析的核心基因表达情况得到验证,不仅说明了芯片分析结果的真实可靠性,同时这些基因与结直肠癌预后的关系的验证也使得这些核心基因有望成为结直肠预后分子标志物,还为我们后续对这些核心基因在结直肠癌发生发展进程中的具体机制研究提供可靠的实验依据和理论基础。