宫颈癌差异表达基因的生物信息学分析及验证

目的筛选获取宫颈癌与癌旁正常组织之间差异表达的关键基因,分析其在宫颈癌发病中的可能作用。方法从公共基因芯片数据库(GEO)中筛选并下载三组宫颈癌及其癌旁组织基因表达谱芯片数据,运用R软件的Limma、affymetrix以及heatmap等程序包对获取的芯片数据进行分析,获取差异表达显著的基因;随后使用DAVID网站的在线分析工具对差异表达的基因进行功能分析,以获取各基因的功能及其可能参与的信号通路。同时为进一步了解各差异表达基因之间的关联性,使用了String10.0数据库进行蛋白互作(PPI)的分析,应用Cytoscape软件建立PPI模块,进而筛选得到关键基因;最后运用qPCR方法在组织水平验证关键基因的表达情况。结果(1)与癌旁组织相比,共有142个基因在宫颈癌组织中表达有差异,其中表达具有显著差异的为31个,包括24个上调基因和7个下调基因。(2)GO富集结果显示,差异表达基因分别在42条生物过程、15条细胞组成、8条分子功能和6条KEGG通路中富集。宫颈癌中表达上调的基因不仅在细胞生长相关的信号通路如细胞周期、DNA复制、卵母细胞减数分裂等中发挥作用,还在细胞生物学过程相关的信号通路如蛋白质结合、ATP结合、p53信号通路等中发挥作用。(3)基于String数据库型筛选出RRM2、MCM2、ASPM、MCM4和CCNB1等5个degree得分较高的关键基因,Cytoscape软件MCODE插件共筛选出显著模块1个,涉及基因主要富集在DNA复制、细胞周期等信号通路。(4)q PCR结果显示,ASPM在宫颈癌组织中表达高于癌旁组织,与上述分析结果一致。结论宫颈癌发生、发展可能与关键基因RRM2、MCM2、ASPM、MCM4和CCNB1有关。这些基因主要通过参与DNA复制、细胞周期、p53信号通路等在宫颈癌相关的生物过程中发挥作用。