基于exoRBase数据库胰腺癌患者血液外泌体竞争性内源RNA网络的构建

目的:通过生物信息学方法构建胰腺癌(pancreatic adenocarcinoma, PAAD)患者血液外泌体中的竞争性内源RNA(competing endogenous RNA, ceRNA)调控网络,探讨其发病机制。方法:从exoRBase数据库下载PAAD患者和正常对照的血液外泌体测序数据,使用R语言分别对外泌体mRNA、长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)及环状RNA(circular RNA, circRNA)的表达谱进行差异分析。使用TargetScan和miRanda数据库共同预测与差异表达mRNA结合的微小RNA(microRNA, miRNA)。使用miRcode数据库预测与差异表达lncRNA结合的miRNA,使用starBase数据库预测与差异表达circRNA结合的miRNA。将相关的mRNA、circRNA、lncRNA和其相对应的miRNA预测数据导入Cytoscape软件中对ceRNA网络进行可视化。并使用R语言进行基因本体论(gene ontology, GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)富集。采用CytoHubba插件确定Hub基因,表达谱交互分析数据库GEPIA分析PAAD和正常样本的基因测序表达数据。比较PAAD患者和正常对照者中前10个Hub基因的表达,并绘制对应Hub基因的生存曲线。结果:筛选出120个差异表达的mRNA,48个差异表达lncRNA,23个差异表达circRNA。采用Cytoscape软件构建了ceRNA网络,共19个mRNA节点、12个lncRNA节点、3个circRNA节点、31个miRNA节点。GO富集分析显示,mRNA主要富集在富含ficolin-1颗粒腔和组蛋白脱乙酰酶结合。KEGG富集分析显示调控网络中差异表达的mRNA主要富集在黏附连接通路、结直肠癌通路和神经营养信号通路。找到关键的Hub基因小GTP酶Ras相关C3肉毒杆菌毒素底物1(the small GTPase Ras-related C3 botulinum toxin substrate 1, RAC1),GEPIA显示PAAD患者RAC1基因表达水平明显升高。生存分析结果显示RAC1低表达组PAAD患者的生存率显著高于高表达组。结论:本研究成功构建PAAD患者血液外泌体中的ceRNA调控网络,为PAAD的诊断和治疗提供确切靶点。