基于生物信息学筛选肝细胞癌预后相关的关键基因

摘要

目的：肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是临床上常见的原发性恶性肿瘤之一，病死率位居世界第3。本研究基于基因表达综合(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库筛选出与HCC预后相关的关键基因，为开发新的HCC预后生物标志物提供理论依据。方法：从GEO数据库中选择HCC相关的数据集，利用GEO在线工具GEO2R分析出差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)，通过注释可视化和集成发现数据库(Database for Annotation, Visualization, and Integrated Discovery,DAVID)进行基因本体论(Gene Ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路富集分析，使用相互作用基因/蛋白质的搜索工具(Search Tool for the Retrieval of Interacting Genes/Proteins, STRING)构建蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络，进一步利用细胞全景(Cytoscape)软件筛选出关键基因。使用阿拉巴马大学伯明翰分校创立的癌症组学数据库(University of Alabama at Birmingham Cancer Data Analysis Resource,UALCAN)分析关键基因在正常肝组织和HCC组织中的表达差异，及关键基因与患者病理分级、临床分期和生存率的关系，并使用人类蛋白质图谱(the Human Protein Atlas,THPA)进一步验证关键基因对HCC患者生存期的影响，利用基于血液的生物标志物在癌症早期诊断中的表达图谱(expression atlas of blood-based biomarkers in the early diagnosis of cancers,BBCancer)分析关键基因在HCC患者血液中的表达情况。结果：通过GEO数据库筛选得到78个DEGs,GO和KEGG通路富集分析显示以上基因可能通过促进细胞分裂和调节蛋白激酶活性影响HCC的进程。进一步利用Cytoscape软件筛选、UALCAN和THPA验证得到16个关键基因，其在HCC组织中均高表达且与患者疾病进展和不良预后相关。最后利用BBCancer发现ASPM和NCAPG在HCC患者血液中的含量升高。结论：本研究筛选出可作为HCC潜在预后生物标志物的16个关键基因，其中ASPM和NCAPG可能成为HCC患者血液标志物。

关键词

肝细胞癌 / 生物信息学 / 差异表达基因 / 预后生物标志物 / 关键基因