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研究背景和目的:结直肠癌（colorectal cancer,CRC）是当今全球范围内致死率极高的恶性肿瘤之一[1]。当前,包括肥胖,吸烟习惯和缺乏体育锻炼在内的许多风险因素都增加了结直肠癌患病的几率以及风险性[2]。随着外科技术的发展,外科治疗对于早期的CRC患者已取得很大的进展。然而,尽管发展了诸如腹腔镜手术,放射疗法,姑息性化学疗法和免疫疗法之类的疗法,但对于晚期CRC癌患者的疗效仍不理想[3]。因此,结直肠癌相关的靶向标志物的确定将对结直肠癌患者早期诊断以及改善结直肠癌患者的预后做出巨大贡献。目前,已鉴定出用于大肠癌的早期诊断的几种生物标志物,但大肠癌患者的临床结局和预后依然很差[4]。因此,本文旨在通过生信分析的方式挖掘出与CRC进展相关的分子标志物。为了增加结果的可靠性,筛选出的结果还需经过分子实验进行进一步验证。生物信息学分析已经成为癌症的重要研究方法,它可以揭示结直肠癌的病因和发病机制以及监测疾病进展相关的新型生物标志物[5,6]。先前研究人员通过生物信息学工具将TIMP1,SERPINE1,CCND1,COL1A2和SST鉴定为结直肠癌的预后标志物[7]。生物信息学分析显示Circ DDX17在大肠癌中失调,作者通过后续实验验证其在大肠癌中起着抑癌作用[8]。本文研究的目的是挖掘结直肠癌早期诊断的潜在生物标志物,并通过后续分子实验对数据挖掘的结果进行进一步验证。结果显示本文筛选出的GINS1基因与CRC的进展相关。方法:1、数据挖掘。下载GEO数据库（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/）[9]中GSE24514数据集和GSE110223数据集中CRC患者的转录组数据。并通过R（limma软件包）[10]分析得出在CRC中的差异表达基因。通过DAVID数据库[11]对结直肠癌中的差异表达基因进行功能富集分析。接着,使用STRING[12]构建了差异表达基因的蛋白互作网络（PPI）并使用Cytoscape软件[13]进行可视化分析。接着,借助Cytoscope中的MCODE插件[14]检测PPI网络中作用密集的区域。2、通过GEPIA[15]在线分析平台分析GINS1在33种常见癌症中的表达情况以及预后价值。通过STRING数据库挖掘出与GINS1紧密联系的10个基因。通过c Bioportal[16]数据库分析GINS1在结直肠癌中的基因组学变化。3、实验验证分析GINS1在CRC中的表达水平。收集我院76例CRC患者的癌症组织和癌旁组织的手术标本,通过免疫组织化学、Western blot、实时荧光定量PCR技术检测GINS1在癌症组织与癌旁组织的蛋白以及m RNA表达水平。同时,通过蛋白质印迹分析检测GINS1在CRC细胞系SW480,HCT116,HT29,Lo Vo细胞和正常结直肠细胞系NCM460细胞系中的表达水平。4、验证GINS1表达水平对结直肠癌细胞增殖的影响。通过Lipofectamine3000对SW480以及HCT116细胞系进行转染,构建高表达以及低表达GINS1的结直肠癌细胞。使用CCK-8以及平板克隆形成实验测定经过不同处理的结直肠癌细胞的增殖能力。5、验证GINS1表达水平对结直肠癌细胞侵袭、迁移的影响。通过Transwell实验对比经过不同处理的结直肠癌细胞的侵袭、迁移能力。结果:1、在GSE24514数据集里,有788个差异表达基因。在GSE110223数据集里,有604个差异表达基因。有389个基因同时在这两个数据集中差异表达。DAVID数据库的结果显示这389个基因主要对细胞周期以及细胞增殖有影响。这389个基因中,GINS1,TPX2,CDK1,TOP2A,KPNA2,PRC1,UBE2C,ASPM,RRM2,FOXM1,CEP55,CKAP2,MCM7,RFC3和CCNB1关系尤为紧密。2、GEPIA的结果显示,GINS1在包括结肠腺癌和直肠腺癌在内的20种癌症类型中过表达。同时,GINS1的过表达与几种癌症患者的的不良预后密切相关。STRING数据库结果显示GINS1与GINS2,GINS3,GINS4,MCM2,MCM3,MCM4,MCM5,MCM6,MCM7和CDC45关系最为紧密。先前的报道发现这些基因形成了CMG（CDC45–MCM–GINS）复合物,这是真核染色体复制的核心,缺少任何这些成分都会影响真核染色体复制[17]。c Bioportal数据库结果显示GINS1在CRC中基因组学的改变率达到20%。最常见的突变类型为m RNA表达水平增高。3、免疫组织化学、蛋白质印迹分析、实时荧光定量PCR技术检测结果显示GINS1在结直肠癌中的m RNA以及蛋白表达水平均高于癌旁正常组织。GINS1表达在HCT116和SW480细胞系中最高。4、CCK-8以及平板克隆形成实验的结果显示GINS1低表达抑制结直肠癌细胞的增殖;GINS1的过表达可促进结直肠癌细胞的增殖能力。5、Transwell实验结果显示GINS1低表达抑制结直肠癌细胞的侵袭、迁移;GINS1的过表达可促进结直肠癌细胞的侵袭、迁移能力。结论:生物信息学的筛选和分子实验证明了GINS1在结直肠癌中高表达,并且GINS1的过表达与结直肠癌细胞的增殖,侵袭和迁移有关。因此,GINS1可被视为结直肠癌的诊断标志物。