整合生物信息学构建并验证外泌体相关mRNA的肝细胞癌预后模型

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目的:原发性肝细胞癌(HCC)是第六大常见的癌症,也是癌症相关死亡的第四大主要原因。外泌体是活细胞分泌的具有脂质双分子层的纳米级囊泡,对肝细胞癌的发生和发展有显著影响。一些研究表明,外泌体可以诱导血管生成,参与肿瘤侵袭和转移。外泌体的内容物,包括蛋白质,DNA,m RNA,mi RNA,lnc RNA,circ RNA等,这些分子越来越多地被认为是可用于肿瘤诊断和评估预后的潜在生物标志物。m RNA通过编码各种蛋白质参与细胞的生理调节和病理变化。m RNA含量的异常变化反映了癌症的发生和发展。目前,m RNA在抗体治疗中的主要领域是抗毒素,传染病和肿瘤学。m RNA在疾病治疗的方向上具有广阔的前景。因此,本研究采用生物信息学的方法,利用数据库来构建外泌体m RNA的肝细胞癌预后模型。测评模型的性能并分析筛选得到的外泌体m RNA,旨在通过模型对肝细胞癌患者的预后进行评估,为肝细胞癌患者的m RNA治疗提供靶基因。方法:从exo RBase数据库中获得外泌体m RNA的信息,从TCGA数据库下载肝细胞癌患者的临床数据和转录组数据。筛选出同时具有表达差异和生存差异的m RNA,以此为背景构建肝细胞癌预后模型,分析外泌体相关的m RNA对肝癌患者预后的影响,为肝癌的基因治疗提供新的参考。使用从ICGC数据库下载的数据从多个方面验证该模型。最后对模型进行功能分析,包括PCA分析和t-SNE分析,独立预后分析,GO分析,KEGG分析和GSEA分析。结果:1、通过差异分析获得了24个具有表达差异的外泌体相关的m RNA,通过单因素Cox分析获得了22个具有生存差异的外泌体相关m RNA,这两个矩阵取交集后得到8个m RNA。2、基于Lasso回归筛选出7个m RNA构建预后模型。3、绘制偏差图,生存曲线,ROC曲线,风险曲线和生存状态图评估预后模型。模型可以准确地将肝细胞癌患者划分为高风险组或低风险组,两组间的差异具有显著性。4、通过PCA和t-SNE分析发现,模型可以划分绝大多数的肝细胞癌患者。5、根据独立预后分析,stage(分期)和risk score(风险评分)可作为独立的预后因素。而且基因NOX1和CFHR4对肝细胞癌患者的分期有重要影响。6、GO分析显示出模型基因在以下功能中显著:细胞外结构组织,有丝分裂核分裂,染色体浓缩,着丝粒区域,铁离子结合和单加氧酶活性。7、模型基因在以下三个KEGG信号通路中显著,分别是:药物代谢-细胞色素P450,细胞色素P450异源生物代谢和化学致癌作用。8、GSEA分析表明免疫细胞a DC,i DC,巨噬细胞,NK_细胞和Th2_细胞和两种免疫功能MHC_class_I和Type_II_IFN_Reponse在肝细胞癌患者的预后中起着至关重要的作用。结论:1、低风险基因CFHR4和CYP3A43在正常肝脏中显著转录,而高风险基因NOX1,RBP2,CALR3,RNF148和GABRR3则没有,这种现象说明了肝细胞癌的发生发展与模型基因之间存在关联。2、七个与外泌体相关的m RNA:CFHR4,CYP3A43,NOX1,RNF148,CALR3,GABRR3和RBP2构建了高准确度的肝细胞癌患者的预后模型,模型可以灵敏地将绝大多数患者分为高风险组或是低风险组,高、低风险组之间的差异具有显著性。3、外泌体相关的m RNA在多种细胞代谢功能、信号通路和免疫途径方面发挥了重要作用,从而影响肝细胞癌患者的预后。
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