早晚期肝细胞肝癌中差异表达的长链非编码RNA和mRNA的筛选和生物信息学分析

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背景:肝细胞肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是全世界范围内常见的消化系统恶性肿瘤,发病率逐年攀升,其中位生存时间为6-20个月,是全世界癌症相关死亡的第三大主要病因。HCC由于其发病率高、侵袭性高、治疗方法有限、总的预后差,目前仍是一个具有挑战性的临床问题。因此,迫切需要寻找潜在的生物标志物,探索HCC发生的分子机制,为HCC的早期预防和诊治提供依据。随着基因组和新的转录测序技术的迅速发展,HCC的相关基因研究越来越受到关注,其中的长链非编码RNA(long non-codingRNA,lncRNA)已经成为HCC研究的焦点,lncRNA是一类大小超过200个核苷酸长度的RNA分子,作为分子研究领域的后起之秀,其在肿瘤中的作用越来越得到重视。近年来的研究表明,许多异常表达lncRNA在肿瘤相关的生物学过程中,如肿瘤的发生、增殖、浸润和转移,起到了非常重要的作用,有望成为是新的潜在的HCC生物标志物。目的:筛选数据库中早期和晚期HCC相关差异表达的lncRNA和mRNA,并进行相关的生物信息学分析,研究lncRNA作为早期HCC和晚期HCC生物标志物的作用。方法:基于癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库,筛选出在早期HCC、晚期HCC与癌旁正常组织中共有差异表达的mRNA和lncRNA。对与HCC相关的共有差异表达的mRNA和lncRNA,进行基因功能富集分析和蛋白质-蛋白质相互作用(protein protein interaction net,PPI)网络分析,构建了差异表达基因的分子调控网络。此外,分别对早期HCC和晚期HCC共有差异表达基因进行了lncRNA-mRNA共表达网络构建及分析研究,筛选出差异表达的关键基因。最后,通过定量实时聚合酶链反应(q RT-PCR)对所筛选出的候选基因的差异表达进行验证。结果:与癌旁正常组织比较,在早期HCC和晚期HCC中共筛选出1201个共有差异表达的mRNA和162个共有差异表达的lncRNA。通路富集分析结果显示,细胞周期、p53信号通路、视黄醇代谢通路和细胞色素P450的外源物新陈代谢通路是主要富集的四个通路。根据PPI网络分析的结果,筛选出10个关键基因,分别为CDK1、AURKA、CDC20、PLK1、AURKB、HIST1H2BG、BUB1B、CCNA2、CCNB1、CDT1。而共表达网络结果表明无论在早期HCC还是晚期HCC,CTD-2510F5.4和HAND2-AS1都是hub lncRNA。最终,q RT-PCR的验证结果与我们的整合分析结果一致。结论:确定了4个差异表达的mRNA(CDK1、KIFC1、CENPF和ECM1)和2个差异表达的lncRNA(CTD-2510F5.4和HAND2-AS1),可作为潜在的诊断HCC及预测预后的新型生物标志物。
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