李典鶴， 黃昌男， 李 奇

(1東北師范大學(xué)醫(yī)院內(nèi)科，吉林 長(zhǎng)春 130024； 2首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室，北京 100050)

·短篇論著·

基于癌癥基因組圖譜篩查卵巢漿液性囊腺癌相關(guān)基因*

李典鶴1， 黃昌男1， 李 奇2△

(1東北師范大學(xué)醫(yī)院內(nèi)科，吉林 長(zhǎng)春 130024；2首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室，北京 100050)

目的： 利用全基因組表達(dá)譜芯片篩查與卵巢漿液性囊腺癌發(fā)生相關(guān)的基因，對(duì)在卵巢漿液性囊腺癌發(fā)生過程中可能參與的基因間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路進(jìn)行分析。方法:選取癌癥基因組圖譜(TCGA)數(shù)據(jù)庫(kù)中卵巢漿液性囊腺癌的Affymetrix GeneChip Human Exon 1.0 ST Array數(shù)據(jù)共16張,分別為卵巢漿液性囊腺癌組8張和正常組8張，篩選出差異表達(dá)基因，并進(jìn)行基因本體(gene ontology, GO)分析和信號(hào)通路分析，構(gòu)建卵巢漿液性囊腺癌相關(guān)基因間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，分析網(wǎng)絡(luò)中具有重要作用的基因。結(jié)果:共篩選出1 144個(gè)在卵巢癌中差異表達(dá)的基因，其中表達(dá)上調(diào)的基因有747個(gè)，表達(dá)下調(diào)的基因有397個(gè)。GO分析得到上調(diào)差異基因的顯著性功能分析結(jié)果362項(xiàng)，下調(diào)差異基因的顯著性功能分析結(jié)果160項(xiàng)(P<0.05)。其中包括與腫瘤發(fā)生相關(guān)的基因功能有細(xì)胞周期、DNA復(fù)制、細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞黏附等。信號(hào)通路分析得到45個(gè)顯著上調(diào)信號(hào)通路和14個(gè)顯著下調(diào)信號(hào)通路(P<0.05)。其中參與腫瘤發(fā)生相關(guān)的信號(hào)通路主要有細(xì)胞周期、P53信號(hào)通路、DNA復(fù)制、腫瘤中的信號(hào)通路、PI3K-Akt信號(hào)通路、ECM-receptor 信號(hào)通路、細(xì)胞黏附因子、細(xì)胞凋亡等。挑選顯著性基因功能和信號(hào)通路分析的交集基因229個(gè)，構(gòu)建顯著性GO與信號(hào)通路基因間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。分析發(fā)現(xiàn)CDK1、PLK1、MCM3和PGK1這4個(gè)基因在卵巢癌的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中具有重要作用。結(jié)論:卵巢漿液性囊腺癌中有大量差異表達(dá)基因，差異表達(dá)的基因在多個(gè)與腫瘤發(fā)生密切相關(guān)的信號(hào)通路中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。

卵巢漿液性囊腺癌； 基因芯片； 差異表達(dá)； 基因功能； 信號(hào)通路

卵巢癌的發(fā)病率僅次于子宮頸癌和子宮內(nèi)膜癌，是女性生殖系統(tǒng)致死率最高的惡性腫瘤，占所有因癌癥死亡女性患者的3%。卵巢癌的特點(diǎn)是起病隱匿，約85%患者首次診斷多為晚期，易播散轉(zhuǎn)移，術(shù)后易復(fù)發(fā)和易產(chǎn)生化療耐藥等。隨著手術(shù)和化療水平的提高，卵巢癌患者的生存率雖然得到了改善，但總體預(yù)后仍然不好，在晚期患者中5年生存率還不足30%，而早期患者的5年生存率為90%左右，可見卵巢癌的早期診斷至關(guān)重要[1]。雖然大量的研究試圖闡述和解釋卵巢癌患者致病的具體原因，但卵巢癌發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移的分子生物學(xué)機(jī)制目前仍不清楚。因此，深入研究卵巢癌的發(fā)病機(jī)制，闡明卵巢癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制，具有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值[2-3]。

卵巢癌分為漿液性囊腺癌、黏液性囊腺癌和惡性宮內(nèi)膜樣癌3種類型。其中漿液性囊腺癌是最常見的卵巢惡性腫瘤，占卵巢癌的40%～60%。本研究采用基因芯片技術(shù)，篩查卵巢漿液性囊腺癌組織中差異表達(dá)的基因，為探尋新的有效的卵巢癌診斷、治療和預(yù)后監(jiān)測(cè)的分子標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)，提供研究基礎(chǔ)。

材 料 和 方 法

1 材料

癌癥基因組圖譜(The Cancer Genome Atlas，TCGA)計(jì)劃數(shù)據(jù)庫(kù)中卵巢漿液性囊腺癌的Affymetrix GeneChip Human Exon 1.0 ST Array芯片數(shù)據(jù)共16張，分別為卵巢漿液性囊腺癌組8張和正常卵巢組8張。該芯片可以檢測(cè)20 000個(gè)基因，比較完整地覆蓋了人全基因組表達(dá)譜。

2 主要方法

2.1 差異基因的篩選 將腫瘤組數(shù)據(jù)與正常組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，每組8張表達(dá)譜芯片，篩選差異基因。采用適合小樣本數(shù)據(jù)(小于30)，利用隨機(jī)方差模型(random variance model，RVM)修正的t檢驗(yàn)，對(duì)卵巢漿液性囊腺癌和正常組表達(dá)譜芯片數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，計(jì)算基因間的顯著性水平(Pvalue)和誤判率(false dicovery rate, FDR)。按照：(1)P<0.05；(2)上調(diào)或下調(diào)倍數(shù)(fold change)≥2或≤0.5進(jìn)行篩選，得到差異基因。

2.2 基因功能的顯著性分析(GO analysis) 基因本體(gene ontology, GO)是基因功能國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分類體系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮Y選差異基因后，研究差異基因在GO中的分布狀況，將闡明實(shí)驗(yàn)中樣本差異在基因功能上的體現(xiàn)。GO analysis對(duì)差異基因等按GO分類，并對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行基于離散分布的顯著性分析、誤判率分析、富集度分析，得出與實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠酗@著聯(lián)系的、低誤判率的、靶向性的基因功能分類，該分類即導(dǎo)致樣本性狀差異的最重要的功能差別。通過該分析有可能找到導(dǎo)致性狀變化的重要功能，并且找到該功能所對(duì)應(yīng)的基因。

2.3 信號(hào)通路的顯著性分析(pathway analysis) 細(xì)胞信號(hào)通路是多個(gè)蛋白質(zhì)間相互作用，共同調(diào)節(jié)細(xì)胞功能和代謝活動(dòng)的過程。Pathway analysis是通過對(duì)差異基因按照信號(hào)通路的主要公共數(shù)據(jù)庫(kù)KEGG和GenMap來進(jìn)行分類，對(duì)信號(hào)通路中的基因進(jìn)行基于離散分布的顯著性分析，得到與實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠酗@著聯(lián)系的信號(hào)通路分類。該分類即導(dǎo)致樣本差異的最重要信號(hào)通路。

2.4 基因間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路(Signal-Net) 利用數(shù)據(jù)庫(kù)KEGG中的信號(hào)傳遞通路以及基因之間的作用關(guān)系，取差異基因，構(gòu)建基因間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，通過信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)得到基因間的一個(gè)相互作用關(guān)系，并從網(wǎng)絡(luò)中篩選出網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)基因，正是這關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)基因的差異表達(dá)，導(dǎo)致其下游基因的差異表達(dá)，及信號(hào)傳遞的通路的改變，從而表現(xiàn)出相應(yīng)的樣本狀態(tài)。

結(jié) 果

1 卵巢漿液性囊腺癌中差異表達(dá)基因的篩選

將腫瘤組與正常組芯片分析數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，篩選差異基因，共篩選出1 144個(gè)在卵巢漿液性囊腺癌中差異表達(dá)的基因，其中表達(dá)上調(diào)的基因有747個(gè)，表達(dá)下調(diào)的基因有397個(gè)。卵巢漿液性囊腺癌中表達(dá)上調(diào)10倍以上的基因，及表達(dá)下調(diào)10倍以上的基因如表1、2所示。

根據(jù)芯片數(shù)據(jù)分析的差異表達(dá)結(jié)果，分別對(duì)差異基因進(jìn)行聚類分析，得到差異基因的聚類分析圖(圖1)。差異表達(dá)的基因以不同顏色劃分，紅色表示腫瘤組與正常組比較，基因表達(dá)上調(diào)，綠色表示基因表達(dá)下調(diào)。依據(jù)mRNA的表達(dá)情況，16例標(biāo)本被分為2組，前8列為卵巢漿液性囊腺癌組，后8列為正常卵巢對(duì)照組，與卵巢漿液性囊腺癌組織和正常卵巢組織的分類一致，說明差異表達(dá)的mRNA具有腫瘤組織特異性。橫行被分成2大類，根據(jù)每一基因分別在卵巢漿液性囊腺癌和正常卵巢組織的表達(dá)水平，表達(dá)差異顯著的基因，被歸為上調(diào)基因和下調(diào)基因。由聚類分析圖可見紅色和綠色形成顯著的4大塊，腫瘤組和正常組形成了明顯的聚類群，層次聚類分析顯示，組內(nèi)數(shù)據(jù)關(guān)系接近，基因表達(dá)存在著明顯不同的聚類。

表1 卵巢漿液性囊腺癌中表達(dá)上調(diào)大于10倍的基因

Table 1.The up-regulated genes (fold change>10) in ovarian serous cystadenocarcinoma

No.GenesymbolGenBank_IDFoldchange(C/N)1CXCL10NM_00609526.122MT1GNM_01494021.813PBKNM_00114246218.494DEPDC1NM_03340718.115CXCL11NM_19835316.806KIAA0101NM_00609114.707CCNB2NM_14517113.958CDK1NM_00116457913.789HIST1H3CNM_03364513.4110CTCFLNM_00627512.9211CHEK1NM_00512512.9112TOP2ANM_00116634712.6313TPX2NM_00278411.3914HIST1H3INM_03364511.1215HIST1H3BNM_15227710.9416DLGAP5NM_01498210.81

2 構(gòu)建卵巢漿液性囊腺癌相關(guān)基因之間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)篩選出在卵巢漿液性囊腺癌差異表達(dá)的基因，構(gòu)建相關(guān)基因之間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的方法和步驟如圖2所示。

首先，將卵巢漿液性囊腺癌和正常卵巢組之間的差異表達(dá)基因，基于GO數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行基因功能注釋，分析差異基因所體現(xiàn)的顯著性功能。按照顯著性篩選的標(biāo)準(zhǔn)P<0.05，得到上調(diào)差異基因具有362個(gè)顯著性功能，下調(diào)差異基因具有160個(gè)顯著性功能。其中包括與腫瘤發(fā)生相關(guān)的基因功能有細(xì)胞周期、DNA復(fù)制、細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞黏附等。

其次，基于KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)卵巢漿液性囊腺癌和正常卵巢組之間的差異基因參與的信號(hào)通路進(jìn)行分析，按照P<0.05進(jìn)行篩選，得到45個(gè)顯著性的上調(diào)信號(hào)通路和14個(gè)顯著性的下調(diào)信號(hào)通路。其中參與腫瘤發(fā)生相關(guān)的信號(hào)通路主要有：細(xì)胞周期、P53信號(hào)通路、DNA復(fù)制、腫瘤中的信號(hào)通路、PI3K-Akt信號(hào)通路、ECM-receptor 信號(hào)通路、細(xì)胞黏附因子、細(xì)胞凋亡等。

表2 卵巢漿液性囊腺癌中表達(dá)下調(diào)大于10倍的基因

Table 2.The down-regulated genes (fold change<0.1) in ova-rian serous cystadenocarcinoma

No.GenesymbolGenBank_IDFoldchange(C/N)1CRISP3NM_0060610.00722OVGP1NM_0025570.0263FAM216BNM_1825080.0314MS4A8BNM_0314570.0345MORN5NM_1984690.0496EFCAB1NM_0245930.0567PGRNM_0009260.0568C6NM_0000650.0579LRRC46NM_0334130.05710TPPP3NM_0161400.05711RSPH1NM_0808600.06212TEKT1NM_0532850.06413CDHR3NM_1527500.06514DNAH9NM_0013720.06515DYNLRB2NM_1308970.06516SPAG6NM_0124430.06517ENKURNM_1450100.06918STOML3NM_1452860.06919AKAP14NM_1788130.07120WDR16NM_1450540.07521KIAA1324NM_0207750.07522KCNRGNM_1994640.07623FAM81BNM_1525480.07824TUBA4BNM_0060000.07925SPATA18NM_1452630.08126ZNF295-AS1NM_0010984020.08127CCL21NM_0029890.08228TSPAN8NM_0046160.08429NDE1NM_0176680.08530ZCCHC12NM_1737980.08631CCL15NM_0329620.08732SERPINA6NM_0017560.09233CAPSLNM_1446470.09434NELL2NM_0011451080.096

然后，根據(jù)基因功能與基因信號(hào)通路分析結(jié)果，挑選顯著性GO與信號(hào)通路分析中共有的基因取交集，得到基因功能和信號(hào)通路分析的交集基因229個(gè)。

Figure 1.The hierarchical clustering analysis of differentially expressed genes. Each column represents 16 samples: 8 ovarian serous cystadenocarcinoma (OV) and 8 normal ovary samples; each row represents one mRNA probe. The expression levels are represented as follows: red, high expression; green, low expression.

圖1 差異基因的聚類分析圖

最后，利用KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)中，信號(hào)通路的基因之間、基因產(chǎn)物之間的作用關(guān)系，通過數(shù)據(jù)庫(kù)搜索分析，得到每個(gè)基因與其它基因的作用關(guān)系，可全面發(fā)現(xiàn)目標(biāo)基因群之間的相互作用關(guān)系，定位上游蛋白和下游蛋白，而后構(gòu)建顯著性GO與信號(hào)通路基因間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，見圖3。

Figure 2. Schematic overview of the work flow for construction of the intergenic signal transduction network.

圖2 基因間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法

3 卵巢漿液性囊腺癌相關(guān)基因信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中起重要作用的基因

本研究通過研究差異基因間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，得到網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中樞。分析卵巢漿液性囊腺癌相關(guān)基因信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，用介數(shù)中心數(shù)(betweenness centrality)表示每個(gè)基因的中介能力，介數(shù)中心數(shù)是指：網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳遞信號(hào)，對(duì)某個(gè)基因的依賴性的大小，或是該基因與網(wǎng)絡(luò)中的其它基因進(jìn)行相互作用的控制能力。介數(shù)中心數(shù)越大，表明該基因參與更多的基因間的信號(hào)傳遞，說明其調(diào)控基因間相互作用的能力越大。某個(gè)基因與其他基因相互作用的多少以度(degree)來表示，degree的大小代表該基因與其他基因作用的多少。利用網(wǎng)絡(luò)中基因的betweenness centrality和degree可以得到網(wǎng)絡(luò)中起重要作用的關(guān)鍵基因，見表3。

由表3可以看出， 周期蛋白依賴性激酶1(cyclin-dependent kinase 1,CDK1)和polo樣激酶1(polo-like kinase 1,PLK1)基因的度最大，表示與其他基因相互作用的數(shù)目最多，分別為34和31。微型染色體保持復(fù)合體組分3(minichromosome maintenance complex component 3，MCM3)和磷酸甘油酸酯激酶1 (phosphoglycerate kinase 1，PGK1)基因的介數(shù)中心數(shù)最大，是中介能力比較強(qiáng)的基因，在整個(gè)基因相互作用網(wǎng)絡(luò)中處于一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的位置。CDK1、PLK1、MCM3和PGK1基因是位于卵巢漿液性囊腺癌相關(guān)基因信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中具有重要作用的基因。

討 論

本研究采用Affymetrix GeneChip Human Exon 1.0 ST Array基因芯片技術(shù)對(duì)卵巢癌基因表達(dá)譜進(jìn)行分析，該基因芯片是最強(qiáng)大的全轉(zhuǎn)錄組研究工具。

Figure 3.Intergenic signal transduction network. The dot node: gene; red: up-regulated; purple: down-regulated. The dot area represents the betweenness centrality.

圖3 基因間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)

表3 卵巢漿液性囊腺癌相關(guān)基因信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵基因

Table 3.The key genes contained in the intergenic signal transduction network (betweenness centrality>0.0005)

No.Genesym-bolStyleBetweennesscentralityDegree1MCM3Up0.0024252PGK1Up0.0024213OATUp0.0018254CDK1Up0.0016345XPO1Up0.0012266RFC2Up0.0011217CDC45Up0.001178DLDUp0.00087119PCNAUp0.000851810PLK1Up0.000833111MCM7Up0.000802412SKP2Up0.000731113SRSF7Up0.000711514RDXUp0.000681015FANCD2Up0.000681916FN1Up0.00061617MSH2Up0.000582418CDK2Up0.000521319EIF2AK2Up0.00052520ANAPC10Up0.0005010

該款芯片中覆蓋了550萬(wàn)個(gè)探針，其中包括所有經(jīng)典的轉(zhuǎn)錄本，并包含了能夠預(yù)測(cè)出的所有可能基因轉(zhuǎn)錄形式。為此，利用GeneChip Human Exon 1.0 ST Array能夠研究基因在所有狀態(tài)下不同產(chǎn)物的真正性質(zhì)和數(shù)量，從而為深入研究疾病形成機(jī)制、疾病診斷以及治療靶點(diǎn)提供全面的轉(zhuǎn)錄水平檢測(cè)。

TCGA 最初由美國(guó)國(guó)立癌癥研究所和美國(guó)國(guó)立人類基因組研究所采用分階段的策略來啟動(dòng)，它通過利用大量臨床標(biāo)本，進(jìn)行大規(guī)?；蚪M測(cè)序和基因芯片檢測(cè)，全面分析癌癥的分子基礎(chǔ)。該項(xiàng)目收錄了20多種癌癥全基因組和轉(zhuǎn)錄組表達(dá)譜，卵巢漿液性囊腺癌作為TCGA最早研究的3種腫瘤之一，收集了大量的樣本和各種類型的數(shù)據(jù)，并對(duì)外開放部分?jǐn)?shù)據(jù)(https://tcga-data.nci.nih.gov/tcga)，TCGA是對(duì)卵巢癌研究的一個(gè)非常重要的數(shù)據(jù)庫(kù)資源[4]。

本研究結(jié)果顯示，在卵巢漿液性囊腺癌組織中發(fā)現(xiàn)1 144個(gè)差異表達(dá)基因，其中747個(gè)上調(diào)基因，397個(gè)下調(diào)基因。在表1中，趨化因子配體10 (chemokine ligand 10，CXCL10)的上調(diào)倍數(shù)為26.12倍，明顯高于其它上調(diào)基因。已有研究發(fā)現(xiàn)，CXCL10基因在卵巢癌中高表達(dá)，可作為卵巢癌治療和預(yù)后的生物標(biāo)志物[5]。除表1和2中所列表達(dá)上調(diào)10倍以上的基因和表達(dá)下調(diào)10倍以上的基因以外，本研究還發(fā)現(xiàn)乳腺癌易感基因2(breast cancer suscepbility gene 2,BRCA2)在卵巢漿液性囊腺癌中表達(dá)量下調(diào)；垂體腫瘤轉(zhuǎn)化基因1(pituitary tumor transforming gene 1，PTTG1)在卵巢漿液性囊腺癌中高表達(dá)。王莉等[6]報(bào)道，BRCA2 mRNA和蛋白在卵巢癌組織的表達(dá)量均低于正常卵巢組織，提示BRCA2基因在卵巢癌的發(fā)生發(fā)展中起一定的作用。劉潔等[7]報(bào)道，在卵巢癌細(xì)胞中，采用siRNA干擾PTTG1基因表達(dá)，抑制腫瘤細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，提示PTTG1可作為卵巢癌基因治療的候選靶點(diǎn)。本研究結(jié)果也提示CXCL10 、BRCA2和PTTG1基因在卵巢癌發(fā)生發(fā)展過程中可能起到關(guān)鍵作用。

根據(jù)構(gòu)建的卵巢漿液性囊腺癌相關(guān)基因參與的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，分析發(fā)現(xiàn)CDK1、PLK1、MCM3和PGK1這4個(gè)基因在卵巢漿液性囊腺癌的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中具有重要作用。GO分析和信號(hào)通路分析結(jié)果表明：CDK1主要參與細(xì)胞周期調(diào)控、DNA復(fù)制、P53信號(hào)通路、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞遷移等信號(hào)通路；PLK1主要參與細(xì)胞周期調(diào)控、細(xì)胞增殖、細(xì)胞分裂、細(xì)胞凋亡、蛋白磷酸化等信號(hào)通路；MCM3主要參與細(xì)胞周期、DNA復(fù)制等信號(hào)通路；PGK1主要參與代謝途徑、氨基酸的生物合成、糖異生等信號(hào)通路。在本研究中，我們篩查到CDK1、PLK1、MCM3和PGK1基因在卵巢漿液性囊腺癌組織中高表達(dá)，為研究其在卵巢漿液性囊腺癌發(fā)生、發(fā)展過程中的作用及分子機(jī)制提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

已有研究表明，CDK1[8]與卵巢癌細(xì)胞增殖相關(guān)，可以作為預(yù)后標(biāo)志物；PLK1[9]也是卵巢癌的一個(gè)預(yù)后標(biāo)志物，MCM3是卵巢癌[10]和黑色素瘤[11]預(yù)后不良的標(biāo)志物。而PGK1基因在卵巢癌中的功能尚未見報(bào)道。PGK1是糖酵解梅，催化糖酵解反應(yīng)的重要步驟，可以將磷酸基團(tuán)從1, 3-雙磷酸甘油酸轉(zhuǎn)移至ADP，生成ATP和3-磷酸甘油酸酯[12]。PGK1參與腫瘤生物學(xué)進(jìn)程[13]、血管生成[14]、哺乳動(dòng)物細(xì)胞核的DNA復(fù)制和修復(fù)[15-16]、腫瘤的轉(zhuǎn)移[17]等。近期研究表明，PGK1與許多惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)，包括胰腺癌[18]、肝癌[19]、胃癌[20-21]、乳腺癌[22]等。PGK1在卵巢漿液性囊腺癌組織中表達(dá)上調(diào)，在基因間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中，具有重要的調(diào)控作用，推測(cè)其可能在卵巢漿液性囊腺癌發(fā)病、腫瘤轉(zhuǎn)移和預(yù)后等生物學(xué)進(jìn)程中發(fā)揮重要的作用。

本研究結(jié)果對(duì)于深入研究卵巢漿液性囊腺癌的分子機(jī)制，尋找新的診斷標(biāo)志物和有效治療靶點(diǎn)，提供了基礎(chǔ)研究和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

[1] Siegel RL, Miller KD, Jemal A. Cancer statistics, 2015 [J]. CA Cancer J Clin, 2015, 65(1):5-29.

[2] Hanahan D, Weinberg A. Hallmarks of cancer: the next generation [J]. Cell, 2011, 144(5): 646-674.

[3] 譚樹芬， 楊宏英， 李 凡， 等. 紫杉醇聯(lián)合順鉑化療對(duì)人卵巢漿液性囊腺癌組織occludin和ZO-1表達(dá)以及線粒體超微結(jié)構(gòu)的影響[J]. 中國(guó)病理生理雜志，2013, 29 (8): 1437-1440.

[4] Zhang Q, Burdette JE, Wang JP. Integrative network analysis of TCGA data for ovarian cancer [J]. BMC Syst Biol, 2014, 8:1338.

[5] Bronger H, Singer J, Windmüller C, et al. CXCL9 and CXCL10 predict survival and are regulated by cyclooxygenase inhibition in advanced serous ovarian cancer [J]. Br J Cancer, 2016, 115(5): 553-563.

[6] 王 莉， 周 珂， 孫華清. BRCA2在卵巢癌中的表達(dá)及其與臨床病理的相關(guān)性[J]. 實(shí)用醫(yī)藥雜志，2016，4：305-307.

[7] 劉 潔， 沈文靜， 盧 瑤， 等. 小干擾RNA沉默hPTTG1基因?qū)β殉舶┘?xì)胞增殖和凋亡的影響[J]. 中國(guó)病理生理雜志， 2011， 27(1)：102-107.

[8] Xi Q, Huang M, Wang Y, et al. The expression of CDK1 is associated with proliferation and can be a prognostic factor in epithelial ovarian cancer[J]. Tumour Biol, 2015, 36(7): 4939-4948.

[9] Weichert W, Denkert C, Schmidt M, et al. Polo-like kinase isoform expression is a prognostic factor in ovarian carcinoma[J]. Br J Cancer, 2004, 90(4):815-821.

[10]Nodin B, Fridberg M, Jonsson L, et al. High MCM3 expression is an independent biomarker of poor prognosis and correlates with reduced RBM3 expression in a prospective cohort of malignant melanoma[J]. Diagn Pathol, 2012, 7: 82.

[11]Ehlén ?, Nodin B, Rexhepaj E, et al. RBM3-regulated genes promote DNA integrity and affect clinical outcome in epithelial ovarian cancer[J]. Transl Oncol, 2011, 4(4):212-221.

[12]Wang J, Wang J, Dai J, et al. A glycolytic mechanism regulating an angiogenic switch in prostate cancer[J]. Cancer Res, 2007, 67(1):149-159.

[13]Kabbage M, Chahed K, Hamrita B, et al. Protein alterations in infiltrating ductal carcinomas of the breast as detected by nonequilibrium pH gradient electrophoresis and mass spectrometry[J].J Biomed Biotechnol, 2008, 2008:564127.

[14]Lay AJ, Jiang XM, Kisker O, et al. Phosphoglycerate kinase acts in tumour angiogenesis as a disulphide reductase[J]. Nature, 2000, 408(6814):869-873.

[15]Vishwanatha JK, Jindal HK, Davis RG. The role of pri-mer recognition proteins in DNA replication: association with nuclear matrix in HeLa cells[J]. J Cell Sci, 1992, 101(Pt 1):25-34.

[16]Popanda O, Fox G, Thielmann HW. Modulation of DNA polymerases alpha, delta and epsilon by lactate dehydrogenase and 3-phosphoglycerate kinase[J]. Biochim Biophys Acta, 1998, 1397(1): 102-117.

[17]Zieker D, K?nigsrainer I, Weinreich J, et al. Phosphoglycerate kinase 1 promoting tumor progression and metastasis in gastric cancer: detected in a tumor mouse model using positron emission tomography/magnetic resonance imaging[J]. Cell Physiol Biochem, 2010, 26(2):147-154.

[18]Hwang TL, Liang Y, Chien KY, et al. Overexpression and elevated serum levels of phosphoglycerate kinase 1 in pancreatic ductal adenocarcinoma[J]. Proteomics, 2006, 6(7):2259-2272.

[19]Ai J, Huang H, Lv X, et al. FLNA and PGK1 are two potential markers for progression in hepatocellular carcinoma[J]. Cell Physiol Biochem, 2011, 27(3-4): 207-216.

[20]Zieker D, K?nigsrainer I, Traub F, et al. PGK1 a potential marker for peritoneal dissemination in gastric cancer[J]. Cell Physiol Biochem, 2008, 21(5-6):429-436.

[21]Zieker D, K?nigsrainer I, Tritschler I, et al. Phosphoglycerate kinase 1 a promoting enzyme for peritoneal dissemination in gastric cancer [J]. Int J Cancer, 2010, 126(6):1513-1520.

[22]Sun S, Liang X, Zhang X, et al. Phosphoglycerate kinase-1 is a predictor of poor survival and a novel prognostic biomarker of chemoresistance to paclitaxel treatment in breast cancer[J]. Br J Cancer, 2015, 112(8):1332-1339.

(責(zé)任編輯： 盧 萍， 羅 森)

Gene microarray analysis of ovarian serous cystadenocarcinoma-related genes based on TCGA

LI Dian-he1, HUANG Chang-nan1, LI Qi2

(1DepartmentofMedicine,HospitalAffiliatedtoNortheastNormalUniversity,Changchun130024,China;2CoreLaboratoryforClinicalMedicalResearch,BeijingTiantanHospital,CapitalMedicalUniversity,Beijing100050,China.E-mail: 77liqi@sohu.com)

AIM: To detect the differentially expressed genes associated with ovarian serous cystadenocarcinoma (OV) by microarray and to analyze the participated signaling pathway. METHODS: We analyzed 16 datasets of Affymetrix GeneChip Human Exon 1.0 ST Arrays from The Cancer Genome Atlas (TCGA), including 8 OV and 8 normal ovary samples. The function of differential genes was determined by pathway and gene ontology (GO) analysis. The probable functions of the key genes were predicted according to intergenic signal transduction network. RESULTS: The 1 144 genes were identified as distinctively expressed in OV (P<0.05), 747 of which were up-regulated and 397 were down-regulated. The GO analysis results showed that the altered genes were involved in 362 up-regulated and 160 down-regulated significant functions (P<0.05) related to cell cycle, DNA replication, cell proliferation, cell apoptosis, cell adhesion, etc. The pathways of the different genes were involved in the 59 enrichment-related pathways (P<0.05), 45 of which were up-regulated and 14 were down-regulated. Among the 59 pathways, cell cycle, P53 signaling pathway, DNA replication, pathways in cancer, PI3K-Akt signaling pathway, ECM-receptor signaling pathway, cell adhesion molecules and cell apoptosis were related to tumor genesis, development and metastasis. As a result, 229 genes with significant functions and pathways in GO and pathway analysis were selected to construct signal transduction network (Signal-Net), 4 of which,CDK1,PLK1,MCM3 andPGK1, were found to play key roles in OV signal regulation network.CONCLUSION: The OV shows abundant differentially expressed genes that play key roles in cancer-related signal pathways.

Ovarian serous cystadenocarcinoma; Gene chip; Differential expression; Gene function; Signaling pathway

1000- 4718(2016)12- 2276- 07

2016- 06- 03

2016- 10- 08

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No. 81303268)；北京市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No. 7152098)

R363

A

10.3969/j.issn.1000- 4718.2016.12.026

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