三阴性乳腺癌相关基因的筛选及生物信息学分析

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三阴性乳腺癌(triple negative breast cancer,TNBC)是指雌激素受体(ER),孕激素受体(PR)和人表皮生长因子受体2(HER-2)的病理检测结果都显示阴性的一种特殊乳腺癌亚型,这种乳腺癌占所有乳腺癌病例的15%左右。三阴性乳腺癌的癌组织细胞在病患体内具有高度扩散性和浸染性,容易在内脏间发生转移,同时由于缺乏相应的内分泌受体和治疗的靶点,治疗方法效果差,目前没有有效的方法,因此三阴性乳腺癌成为各种类型乳腺癌中治疗效果评价中最不好的一种,其具有复发率高、癌细胞转移快、患者致死率高的特点。因此,目前对三阴性乳腺癌的治疗研究思路是对特异性治疗靶点的寻找上找到治愈的突破,因此寻找有效的特异性治疗靶点以及寻找具有较高敏感性和特异性的诊断和预后指标是改善三阴性乳腺癌患者预后的关键。生物信息学是一门全新的囊括生命科学、统计学、数学和计算机科学等多学科的交叉学科。大量研究表明,整合的生物信息学方法可以帮助研究人员更好地探索疾病潜在的分子生物学机制,发掘出具有研究价值和潜在效应的靶标,为临床提供新的诊断标志物和治疗靶点,由此衍生出生物信息数据挖掘。本研究从生物信息学角度入手,采用生物信息数据挖掘的方式进行研究分析,以GEO数据库中三阴性乳腺癌的基因表达谱数据(GSE38959)和Micro RNA表达谱数据(GSE121657)为研究对象,筛选出三阴性乳腺癌样本和正常样本之间差异表达的m RNA和Micro RNA表达谱数据,然后对这些数据进行了分析挖掘,系统的进行了生物信息学分析,找到了三阴性乳腺癌的关键基因与Micro RNA主调控因子,为三阴性乳腺癌的相关研究提供新的思路和理论指导。主要研究结果如下:1.三阴性乳腺癌差异基因的生物信息学分析通过筛选得到1340个癌组织细胞的差异表达基因。通过对基因参与的生理生化过程和对信号通路分析结果显示,筛选出的差异基因富集在细胞分裂、核分裂等生物学过程中,是细胞外基质、染色体以及动粒等组成成分,具有微管结合蛋白、ATP酶及DNA解旋酶等分子功能;参与调控细胞周期、肿瘤信号通路等。STRING和Cytoscape联合分析结果表明,CDK1、CCNB1、PLK1、CCNA2、CCNB2、BUB1、BUB1B、MAD2L1、NDC80、CDCA8可能是三阴性乳腺癌的关键基因。结合相关信号通路分析结果,以及核心基因的关键作用发现,细胞周期调控的紊乱可能是导致三阴性乳腺癌发生和发展的重要原因,今后的研究可以将其作为重点,探讨其在TNBC发病机制和诊断中的作用。2.三阴性乳腺癌差异表达的Micro RNA生物信息学分析通过使用GEO2R软件从GSE121657筛选出61个差异表达Micro RNA,其中27个Micro RNA表达量上调,34个Micro RNA表达量下调。通过ENCORI(star Base v3.0)数据库对数据分析筛选出的差异表达Micro RNA依次进行了靶基因的预测筛选分析,共找到165个对应的靶基因,GO和KEGG分析显示,这些靶基因富集在细胞周期、细胞分裂、细胞凋亡等生物学过程,参与PI3K-Akt信号通路、血小板活化、粘着斑、肌动蛋白细胞骨架的调节等信号通路的调控;利用Cytoscape找到三个核心靶基因:YWHAG、ACTR2和ACTR3,与其作用的Micro RNA分子hsa-mi R-141-3p有可能是三阴性乳腺癌重要的调控因子,通过作用于YWHAG等基因继而调控PI3K-Akt等信号通路的过程,进而影响TNBC的发生和发展。综上所述,本研究通过生信数据挖掘的研究方法分析了三阴性乳腺癌的基因表达谱数据和Micro RNA表达谱数据,找到了三阴性乳腺癌的关键基因和关键Micro RNA调控分子,为进一步的实验研究提供了参考,有利于指导下一步的三阴性乳腺癌研究。
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