结直肠癌miRNA标志物的生信分析、鉴定及临床意义

摘要

目的：本研究旨在运用生物信息学方法，识别结直肠癌(colorectal cancer, CRC)中的差异表达miRNAs,并分析鉴定其靶基因中的核心基因(Hub基因),进一步探讨这些Hub基因在CRC中的表达及其与预后的关系，以期为CRC的研究提供新的分子靶点。方法：以CRC为关键词，在GEO数据库中检索并下载miRNA芯片数据集GSE35982和GSE128446。利用R语言的limma包对这两个数据集进行差异miRNAs分析，分别筛选出差异显著性排名前10的miRNAs,并通过venn图分析确定共有的差异miRNAs。然后利用targetscan、miranda、miwalk等工具预测并分析获得共有靶基因。通过String数据库构建蛋白互作网络(PPI),并使用Cytoscape软件进行可视化处理，结合CytoHubba插件确定前10位的Hub基因。随后，利用DAVID数据库对基因集进行GO功能和KEGG通路富集分析。最后，使用GEPIA 2软件分析Hub基因在CRC中的表达情况及其与患者生存的关系。结果：研究确定miR-135b为两个芯片数据集中差异最显著的前10位miRNAs的共有差异基因。对miR-135b的靶基因进行富集分析，结果显示这些基因主要参与多能性干细胞调控、Hippo、TGF-beta等信号通路。通过CytoHubba插件确定了RUNX2、KLF4、FOXO1、SP7、BGLAP、SMAD5、TGFBR1、MYC、BIRC5、PPP2R5C为Hub基因。KEGG分析显示，这些Hub基因主要与癌症通路、结直肠癌、TGF-beta信号通路相关。基因表达分析结果显示，BIRC5和MYC在CRC中高表达，而BGLAP和KLF4在CRC中低表达，RUNX2、FOXO1、SP7、SMAD5、TGFBR1、PPP2R5C在CRC中的表达无显著性差异(P>0.05)。生存分析显示，只有低表达的BGLAP基因与CRC患者的生存率显著相关(P<0.05)。结论：本研究筛选并确定了miR-135b是CRC中的关键差异miRNA。通过对其靶基因的预测、Hub基因的发掘、表达验证以及生存率分析，揭示了miR-135b及其靶基因网络调控CRC的可能机制。同时，研究还发现了参与CRC调控的潜在重要基因，为后续揭示CRC新的分子机制提供了宝贵的研究数据参考。

关键词

CRC / miRNA / 生物信息学 / 靶基因 / GEO