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【背景】
前列腺癌是严重威胁男性健康的泌尿系统常见恶性肿瘤。在美国，前列腺癌的发病率和死亡率高居男性恶性肿瘤第一位和第二位。在中国，前列腺癌已成为男性最常见的十大肿瘤之一，其发病率和死亡率均逐年上升。然而，前列腺癌的病因仍不明确，对前列腺癌的诊断和治疗形势严峻。随着生物信息学和分子生物学的不断发展，基因芯片和测序技术已经广泛应用于肿瘤的高危人群筛查、早期诊断、靶向治疗和预后评估等方面。因此，利用生物信息学对前列腺癌的深入研究，有利于探讨其发生发展中的关键基因和重要的信号通路，有利于揭示前列腺癌的发生发展机制，并且为前列腺癌高危人群的筛查、诊断、治疗和预后评估提供理论依据和新的思路。
【目的】
本研究对GEO(GeneExpressionOmnibus)和TCGA(TheCancerGenomeAtlas)数据库中的前列腺癌数据集进行分析，获得差异表达基因，通过生物信息学筛选及临床样本验证关键基因，并分析关键基因的临床预后价值及其相关富集通路，以期探讨前列腺癌的可能发病机制，为前列腺癌的临床诊断和治疗提供可能的分子标记物和潜在的治疗靶点。
【方法】
从GEO和TCGA数据库下载前列腺癌芯片和mRNASeq测序数据及随访数据。利用GEO2R和R语言筛选出前列腺癌与正常/癌旁前列腺组织之间的差异表达基因，并通过取交集获得交集差异表达基因；采用R包对交集差异基因进行GO功能注释和KEGG通路分析，探讨交集差异表达基因的生物功能富集和信号通路；通过STRING数据库构建交集差异基因的PPI网络(Protein-ProteinInteraction)，使用Cytoscape软件可视化，并识别关键基因和重要功能模块；利用前列腺癌临床样本对关键基因进行qRT-PCR实验验证；结合TCGA随访数据对关键基因进行生存分析，研究关键基因的预后相关性；最后，通过GSEA(GeneSetEnrichmentAnalysis)分析预后相关基因的基因富集通路。
【结果】
获得GEO前列腺癌基因芯片和TCGA测序数据，通过GEO2R和R语言分析，共筛选出484个交集差异表达基因，其中168个表达上调，316个表达下调。通过GO功能注释发现交集差异表达基因主要与硝基苯代谢过程、细胞外基质和谷胱甘肽的结合等相关，KEGG通路分析发现交集差异表达基因主要富集在焦点粘附，药物代谢-其他酶和铂耐药等信号通路。构建PPI网络并根据节点度筛选出14个关键基因和4个功能模块。利用前列腺癌和癌旁组织对关键基因进行qRT-PCR实验验证，发现8个关键基因具有统计学差异，其中BIRC5、RRM2和TOP2A在前列腺癌中的表达水平上调，PIK3R1、ITGB4、ANXA1、LPAR1和ITGB8的表达水平下调，且均与交集差异表达基因趋势一致。并通过生存分析发现，RRM2高表达和LPAR1低表达的前列腺癌患者预后更差。最后通过GSEA分析发现LPAR1低表达样本富集在MYC信号通路V2、未折叠蛋白反应和DNA修复信号通路，而RRM2高表达样本主要富集在E2F信号通路、G2M检查点、有丝分裂纺锤体形成、mTORC1和PI3K/Akt/mTOR等信号通路。
【结论】
综上所述，本研究通过对前列腺癌的生物信息学挖掘发现PIK3R1、BIRC5、ITGB4、RRM2、TOP2A、ANXA1、LPAR1和ITGB8基因在前列腺癌中表达异常，可能在前列腺癌的发生发展中起重要作用，有望成为前列腺癌诊断和治疗的分子标记物或潜在的治疗靶点；而且RRM2和LPAR1的异常表达与前列腺癌的生存预后相关，有望成为前列腺癌的预后评估指标；LPAR1的低表达与MYC信号通路V2等信号通路相关，而RRM2的高表达与E2F信号通路、G2M检查点、有丝分裂纺锤体形成、mTORC1和PI3K/Akt/mTOR等信号通路密切相关。
前列腺癌是严重威胁男性健康的泌尿系统常见恶性肿瘤。在美国，前列腺癌的发病率和死亡率高居男性恶性肿瘤第一位和第二位。在中国，前列腺癌已成为男性最常见的十大肿瘤之一，其发病率和死亡率均逐年上升。然而，前列腺癌的病因仍不明确，对前列腺癌的诊断和治疗形势严峻。随着生物信息学和分子生物学的不断发展，基因芯片和测序技术已经广泛应用于肿瘤的高危人群筛查、早期诊断、靶向治疗和预后评估等方面。因此，利用生物信息学对前列腺癌的深入研究，有利于探讨其发生发展中的关键基因和重要的信号通路，有利于揭示前列腺癌的发生发展机制，并且为前列腺癌高危人群的筛查、诊断、治疗和预后评估提供理论依据和新的思路。
【目的】
本研究对GEO(GeneExpressionOmnibus)和TCGA(TheCancerGenomeAtlas)数据库中的前列腺癌数据集进行分析，获得差异表达基因，通过生物信息学筛选及临床样本验证关键基因，并分析关键基因的临床预后价值及其相关富集通路，以期探讨前列腺癌的可能发病机制，为前列腺癌的临床诊断和治疗提供可能的分子标记物和潜在的治疗靶点。
【方法】
从GEO和TCGA数据库下载前列腺癌芯片和mRNASeq测序数据及随访数据。利用GEO2R和R语言筛选出前列腺癌与正常/癌旁前列腺组织之间的差异表达基因，并通过取交集获得交集差异表达基因；采用R包对交集差异基因进行GO功能注释和KEGG通路分析，探讨交集差异表达基因的生物功能富集和信号通路；通过STRING数据库构建交集差异基因的PPI网络(Protein-ProteinInteraction)，使用Cytoscape软件可视化，并识别关键基因和重要功能模块；利用前列腺癌临床样本对关键基因进行qRT-PCR实验验证；结合TCGA随访数据对关键基因进行生存分析，研究关键基因的预后相关性；最后，通过GSEA(GeneSetEnrichmentAnalysis)分析预后相关基因的基因富集通路。
【结果】
获得GEO前列腺癌基因芯片和TCGA测序数据，通过GEO2R和R语言分析，共筛选出484个交集差异表达基因，其中168个表达上调，316个表达下调。通过GO功能注释发现交集差异表达基因主要与硝基苯代谢过程、细胞外基质和谷胱甘肽的结合等相关，KEGG通路分析发现交集差异表达基因主要富集在焦点粘附，药物代谢-其他酶和铂耐药等信号通路。构建PPI网络并根据节点度筛选出14个关键基因和4个功能模块。利用前列腺癌和癌旁组织对关键基因进行qRT-PCR实验验证，发现8个关键基因具有统计学差异，其中BIRC5、RRM2和TOP2A在前列腺癌中的表达水平上调，PIK3R1、ITGB4、ANXA1、LPAR1和ITGB8的表达水平下调，且均与交集差异表达基因趋势一致。并通过生存分析发现，RRM2高表达和LPAR1低表达的前列腺癌患者预后更差。最后通过GSEA分析发现LPAR1低表达样本富集在MYC信号通路V2、未折叠蛋白反应和DNA修复信号通路，而RRM2高表达样本主要富集在E2F信号通路、G2M检查点、有丝分裂纺锤体形成、mTORC1和PI3K/Akt/mTOR等信号通路。
【结论】
综上所述，本研究通过对前列腺癌的生物信息学挖掘发现PIK3R1、BIRC5、ITGB4、RRM2、TOP2A、ANXA1、LPAR1和ITGB8基因在前列腺癌中表达异常，可能在前列腺癌的发生发展中起重要作用，有望成为前列腺癌诊断和治疗的分子标记物或潜在的治疗靶点；而且RRM2和LPAR1的异常表达与前列腺癌的生存预后相关，有望成为前列腺癌的预后评估指标；LPAR1的低表达与MYC信号通路V2等信号通路相关，而RRM2的高表达与E2F信号通路、G2M检查点、有丝分裂纺锤体形成、mTORC1和PI3K/Akt/mTOR等信号通路密切相关。