本文關鍵詞：前列腺癌轉移相關基因的生物信息學分析及功能預測，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

南方醫(yī)科大學２０１１級博士學位論文

前列腺癌轉移相關基因的生物信息學分析及功能預測ＢｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆ

ＰｒｏｓｔａｔｅＣａｎｃｅｒＭｅｔａｓｔａｓｉｓＲｅｌａｔｅｄＧｅｎｅｓ

課題來源：自選

學位申請人

導

專

培

培

所師業(yè)李鐵求毛向明教授外科學（泌尿外科）臨床型博士姓名名稱型養(yǎng)養(yǎng)在類層次院學第一臨床醫(yī)學院

黃健教授

丘少鵬教授答辯委員會主席答辯委員會委員

周芳堅教授

鄭少斌教授

齊桓副教授

論文評閱人鄧春華教授

韋安陽教授

譚萬龍教授

２０１４年３月２０日廣州

博士學位論文

前列腺癌轉移相關基因的生物信息學分析

及功能預測

博士研究生：李鐵求

指導老師：毛向明教授

摘要

前列腺癌（ｐｒｏｓｔａｔｅｃａｌｌｃｅｒ，ＰＣａ）是危害男性健康最常見的腫瘤之一，其發(fā)病率在美國居男性惡性腫瘤之首，占男性死亡原因的第二位，在中國前列腺癌的發(fā)病率遠低于西方國家，然而，近２０年來，我國前列腺癌的發(fā)病率也呈現(xiàn)逐年上升趨勢，并且發(fā)病年齡也日趨年輕化，可能與生活方式、壽命延長、人口老齡化以及診斷技術的提高有關。前列腺癌多發(fā)生在外周帶，早期無特異性癥狀，病變發(fā)展到晚期，則多發(fā)生局部浸潤或遠處轉移，盆腔淋巴結是ＰＣａ最早轉移部位，而骨骼是常見轉移部位。局限性的ＰＣａ患者５年生存率幾乎１００％，而發(fā)生遠處轉移的ＰＣａ患者５年生存率下降到約為２９％，前列腺癌患者一旦發(fā)生轉移不僅預后差，而且嚴重影響其生活質量。骨轉移是前列腺癌重要的臨床特征和主要致死原因，美國死于前列腺癌的患者中，８０％以上合并骨轉移。前列腺癌骨轉移可導致患者發(fā)生骨痛、病理性骨折、脊髓壓迫、活動受限等骨相關事件（ｓｋｅｌｅｔａｌｒｅｌａｔｅｄｅｖｅｎｔｓ，ＳＩ迮ｓ）。前列腺癌骨轉移診斷主要依賴Ｘ片、ＣＴ以及Ｍ對等影像學檢查，骨掃描是前列腺癌轉移診斷的最重要的診斷方法，骨掃描通過放射性追蹤劑顯示區(qū)分正常和異常骨活動，當懷疑骨轉移、前列腺癌患者出現(xiàn)臨床癥狀或者治療過程中ＰＳＡ升高應考慮行骨掃描進一步檢查。雄激素與正常前列腺細胞與前列腺癌細胞的生長存在密切關系，目前，內(nèi)分泌治療目前仍是轉移性前列腺的最有效治療手段，其目的在于減少或消除雄激素對前列腺生長的促進作用，從而緩解轉移性前列腺癌的癥狀。內(nèi)分泌治療通常包括手術去勢與藥物

中文摘要

去勢。藥物去勢通過使用雌激素類藥物、抗雄激素類藥物或黃體素釋放激素類似物等藥物以阻斷雄激素與雄激素受體的結合或減少體內(nèi)雄激素的產(chǎn)生。轉移性前列腺癌患者的內(nèi)分泌治療屬于姑息治療。其治療目的主要是在于減少或消除雄激素對前列腺生長的促進作用，控制前列腺癌的進展，減少相關癥狀，提高生活質量，目前對于臨床醫(yī)師來講其治療仍舊是巨大的挑戰(zhàn)。前列腺癌轉移是一系列復雜而有序的過程，其臨床表現(xiàn)及轉歸也不盡相同，對轉移機制的研究尚待繼續(xù)深入。與此同時，遺傳學及分子生物學研究正努力尋找敏感、有效的判斷腫瘤發(fā)生、發(fā)展及轉移的標記物，用于臨床指導治療方案的選擇，為前列腺癌治療的發(fā)展奠定堅實的基礎。

前列腺癌轉移與其它惡性腫瘤一樣是多基因、多因子相互作用和相互影響的復雜過程，也是腫瘤防治工作中面臨的難題。轉移包括腫瘤細胞的播撒入血液和淋巴系統(tǒng)、粘附管壁、維持生長、分泌生長因子和細胞因子、同轉移部位微環(huán)境之間的分子相互作用等多個步驟。只有有效控制、阻斷腫瘤轉移才可能實現(xiàn)腫瘤的治愈。腫瘤在演進過程中，一些腫瘤細胞具有了侵襲和轉移能力，而這種轉移表型的獲得在很大程度上是由于腫瘤細胞內(nèi)基因發(fā)生異常改變引起的。因此，從分子水平揭示腫瘤轉移的本質，研究腫瘤轉移相關基因成為腫瘤轉移研究的熱點。近年發(fā)展起來的基因芯片技術和生物信息學顯示了其在分析疾病方面的優(yōu)越性。

基因芯片是生命科學領域的一項重要的技術平臺，是篩選差異表達相關基因的有效手段，具有高通量和快速測量等優(yōu)點。在基因表達譜分析、新基因發(fā)現(xiàn)、基因突變及多態(tài)性分析、基因組文庫作圖、疾病診斷和預測、藥物篩選、基因測序等領域得到廣泛的應用。但得到了基因芯片結果，并不等于獲得了信息和知識，如何解讀芯片上成千上萬個基因點的雜交信息，將無機的信息數(shù)據(jù)與有機的生命活動聯(lián)系起來，闡釋生命特征和規(guī)律以及基因的功能，是基因芯片后期數(shù)據(jù)挖掘的一個重要方向。高通量微陣列雜交技術和測序技術的快速發(fā)展，產(chǎn)生了大量的基因數(shù)據(jù)，生物信息迅速膨脹成為數(shù)據(jù)的海洋。為適應這種高通量基因表達數(shù)據(jù)的不斷增長和人們共享數(shù)據(jù)的需要，各種數(shù)據(jù)庫應運而生，ＩＩ

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其中，美國國立生物信息技術中心（Ｎａｔｉｏ砌ＣｅｎｔｅｒｆｏｒＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｆ０衄ａｔｉｏｎ，ＮＣＢＩ）的高通量基因表達數(shù)據(jù)庫（ＧｅｎｅＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎ０Ｉｎｌｌｉｂｕｓ，ＧＥＯ）是世界上最大的儲存高通量分子豐度數(shù)據(jù)的公共數(shù)據(jù)庫，用戶可以提交、儲存和檢索多種形式的數(shù)據(jù)并免費使用。ＧＥＯ數(shù)據(jù)庫操作簡單，數(shù)據(jù)全面，免費共享的優(yōu)勢為后期數(shù)據(jù)挖掘和信息推廣提供了良好的平臺。

生物信息學是二十世紀８０年代末隨著基因組測序數(shù)據(jù)迅猛增加而逐漸形成的一門交叉學科。隨著生物學和醫(yī)學的迅速發(fā)展，特別是人類基因組計劃的順利推進，產(chǎn)生了海量的生物學數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)具有豐富的內(nèi)涵，隱藏著豐富的生物學知識。充分利用這些數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析、處理，揭示這些數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，得到對人類有用的信息，將是生物學家和數(shù)學家所面臨的一個嚴峻的挑戰(zhàn)，生物信息學正是為迎接這種挑戰(zhàn)而發(fā)展起來的一門交叉學科。具體地說，生物信息學是現(xiàn)代生物學與醫(yī)學科學和信息科學、計算機科學、生物統(tǒng)計學、數(shù)學等學科相互滲透并高度交叉形成的一門新興前沿學科，它以獲取、加工、儲存、管理、檢索、分配、分析和釋讀生物學實驗信息為手段，綜合運用數(shù)學、計算機科學和生物學工具，以達到理解數(shù)據(jù)中所蘊含的生物學含義為目的。目前，生物信息學已廣泛地滲透到生命科學的各個研究領域中，成為不可或缺的重要工具，在人類疾病與功能基因的發(fā)現(xiàn)、識別，基因與蛋白質的功能研究方面都發(fā)揮著關鍵的作用，如藥物設計、基因多態(tài)性分析、基因表達調控、疾病相關基因鑒定、基因產(chǎn)物結構與功能預測、基因進化、基于遺傳的流行病學、癌癥的遺傳機制研究等。隨著近年來生物實驗方法和檢測數(shù)據(jù)的發(fā)展，積累了大量生物學，尤其是分子生物學實驗數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)的分類、收集、整理，產(chǎn)生了成千上萬的數(shù)據(jù)庫。為了高效處理日益增長的海量生物數(shù)據(jù)，使全世界的研究人員能共享已有的研究成果，數(shù)據(jù)庫技術在生物數(shù)據(jù)的處理和儲存上有越來越重要的應用。數(shù)據(jù)庫是生物信息學的主要內(nèi)容，各種數(shù)據(jù)庫幾乎覆蓋了生命科學的各個領域。目前，生物信息學已廣泛地滲透到生命科學的各個研究領域中，成為不可或缺的重要工具，在人類疾病與功能基因的發(fā)現(xiàn)、識別，基因與蛋白質的功能研究方面都發(fā)揮著關鍵的作用，如藥物設計、基因多態(tài)性分ＩＩＩ

中文摘要

析、基因表達調控、疾病相關基因鑒定、基因產(chǎn)物結構與功能預測、基因進化、基于遺傳的流行病學、癌癥的遺傳機制研究等。

生物信息學最使人們感興趣的是它利用計算方法分析生物數(shù)據(jù)，如根據(jù)核酸序列預測蛋白質序列、結構、功能的算法等。雖然這些預測還不是非常精準，但是當可靠的實驗數(shù)據(jù)還無法得到的情況下，這一預測可以作為一盞路燈，指示你應如何開展實驗。利用基因芯片技術和生物信息學方法系統(tǒng)分析腫瘤相關基因及其調控機制，是當前功能基因組學的重要研究手段。它明顯優(yōu)于過去的單一基因研究模式，可以在整體的、基因組的水平對基因的表達調控網(wǎng)絡機制進行系統(tǒng)全面的分析。

本研究從ＧＥＯ數(shù)據(jù)庫中下載１５７個前列腺癌轉移相關的基因表達譜數(shù)據(jù)集（ＧＳＭｌ５２９３１～ＧＳＭｌ５２９９１，ＧＳＭｌ５２８５６～ＧＳＭｌ５２８８０，ＧＳＭ７９９４６８—ＧＳＭ７９９４８９

４．３．０和ＣＳＭ７９９４９０～ＧＳＭ７９９５１８）為分析材料，采用ＢＩｍ．ＡｒｒａｙＴｏｏｌｓＢｅｔａ軟件

篩選前列腺癌原發(fā)腫瘤和轉移腫瘤芯片數(shù)據(jù)的差異表達基因，再結合生物信息學工具和數(shù)據(jù)挖掘方法對差異基因及其相互作用關系進行分析，從中發(fā)現(xiàn)兩個前列腺癌轉移高度相關基因ＳＰＰｌ、ＶＣＡＮ，最后再運用生物信息學方法對ＳＰＰｌ、ＶＣＡＮ基因進行結構和功能研究，為前列腺癌癌轉移的發(fā)病機制提供新的思路，也為轉移性前列腺癌的分子診斷和個體化治療奠定基礎。

本研究的內(nèi)容和過程分為四部分

第一部分：前列腺癌轉移相關基因的生物信息學分析

在公共基因芯片數(shù)據(jù)庫（ＧＥＯ）中下載前列腺癌轉移的相關基因芯片數(shù)據(jù)，其中６１例原發(fā)性局限性前列腺癌樣本，２５例前列腺癌轉移樣本，利用ＢＩ出．ＡｒｒａｙＴ００１ｓ４．３．０Ｂｅｔａ３軟件、ＳＴＲ烈Ｇ、ＴｏｐｐＧｅｎｅ、ＧＯＥＡＳＴ、ＤＡｖＩＤ等

４．３．０Ｂｅｔａ工具對前列腺癌差異基因進行生物信息學分析。通過ＢＲＢ．ＡｒｒａｙＴｏｏｌｓ

３分析篩選出２１０個前列腺癌轉移差異基因，其中上調８４個，下調１２６個。對其進行生物信息學分析發(fā)現(xiàn)ＡＲ、ＦＯＳ、ＪＵＮ、ＡＣＴＢ、ＦＮｌ、ＭＹＬ９、ＭＹＨｌｌ、ＭＹＬＫ、ＳＰＰｌ等基因以及ＲｈｏＧＴＰａｓｅ調節(jié)細胞骨架通路、整合素信號通路、鈣粘蛋白信號通路、ｗｎｔ信號通路等信號通路在前列腺癌轉移的發(fā)生發(fā)展中可能起Ⅳ

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著重要作用。

第二部分：前列腺癌骨轉移相關基因的生物信息學分析

在公共基因芯片數(shù)據(jù)庫（ＧＥＯ）中下載前列腺癌骨轉移的相關基因芯片數(shù)據(jù)，利用ＢＲＢ．ｍｌｒａｙＴ００ｌｓ４．３．０Ｂｅｔａ３軟件、ＳＴ對ＮＧ、ＴｏｐｐＧｅｎｅ、ＧＯＥＡＳＴ、ＤＡⅥＤ

４．３．０等生物信息學工具進行數(shù)據(jù)挖掘及生物信息學分析。通過ＢＲＢ．ＡｒｒａｙＴ００ｌｓ

Ｂｅｔａ３分析篩選出５０１個前列腺癌骨轉移差異基因，其中上調１８１個，下調３２０個。對其進行生物信息學分析發(fā)現(xiàn)ＳＰＰｌ、ＨＢＢ、ＡＲ、Ｍ＾佃９、ＡＺＧＰｌ、ＰＯＳＴＮ、ＦＮｌ、ＶＣＡＮ等基因以及膠原蛋白及其生物合成、細胞粘附、小分子代謝過程、黏著斑、ＥＣＭ受體相互作用、細胞周期、整合素信號通路等分子生物學過程及通路在前列腺癌骨轉移的發(fā)生發(fā)展中可能起著重要作用。

第一章前列腺癌轉移相關基因的生物信息學分析………………．１８

１材料和方法…………………………………………………………………．１８２結果…………………………………………………………………………．３０３討論…………………………………………………………………………………………………．．３６

第二章前列腺癌骨轉移相關基因的生物信息學分析……………．３９

ｌ材料和方法…………………………………………………………………．３９２結果…………………………………………………………………………………………………．．４７３討論…………………………………………………………………………………………………．．５２

第三章基于基因芯片的前列腺癌轉移基因ＳＰＰｌ的生物信息學分析………………………………………………………………………………………………．５６

１材料和方法…………………………………………………………………．５６２結果…………………………………………………………………………………………………。６４３討論…………………………………………………………………………………………………．．６９

第四章基于基因芯片的前列腺癌轉移基因ＶＣＡＮ的生物信息學分析……………………………………………………………………………………………７２

１材料和方法…………………………………………………………………．７２２結果…………………………………………………………………………………………………．７７３討論…………………………………………………………………………………………………．．８２結｛淪………………………………………………………………………………………．．８５參考文獻…………………………………………………………………８６

目錄

英文縮寫詞表…………………………………………………………．９７攻讀博士學位期間的研究成果………………………………………．９８致謝…………………………………………………………………．９９南方醫(yī)科大學學位論文原創(chuàng)性聲明…………………………………１０１統(tǒng)計學證明……………………………………………………………１０２

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前列腺癌（ｐｒｏｓｔａｔｅｃａｎｃｅｒ，ＰＣａ）是泌尿系統(tǒng)最常見腫瘤之一，其發(fā)病率在美國居男性惡性腫瘤之首，近年來ＰＣａ在中國的發(fā)病率也呈穩(wěn)步升高趨勢，ＰＣａ患者一旦發(fā)生轉移不僅預后差，而且嚴重影響其生活質量。但到目前為止，前列腺癌轉移的分子機制仍未明確以及臨床上對前列腺癌轉移缺乏有效的治療手段。隨著生物技術的發(fā)展，基因芯片的應用使得人們可以從基因水平對疾病的原理進行闡述，而隨之出現(xiàn)的生物信息學技術的快速發(fā)展，為海量的芯片數(shù)據(jù)提供了更快捷，更深入的分析方法，從而使腫瘤的轉移發(fā)生機制在分子水平得到更全面的解釋。基于以上設想，本課題擬運用生物信息學方法對前列腺癌轉移組織基因芯片數(shù)據(jù)進行篩選及轉移相關基因進行深入分析，并建立分子水平的相關網(wǎng)絡圖譜，為進一步揭示前列腺癌轉移的發(fā)病機理、分子診斷、治療靶點等研究提供理論依據(jù)。下面就前列腺癌轉移、基因芯片以及生物信息學研究進展，本課題的研究的材料和方法、目的及意義等作一介紹。

一、前列腺癌轉移概況

前列腺癌（ｐｒｏｓ餓ｃａｌｌｃｅｒ，ＰＣａ）是危害男性健康最常見的腫瘤之一，其發(fā)病率在美國居男性惡性腫瘤之首，占男性死亡原因的第二位，僅此于肺癌【ｌ】。在中國ＰＣａ的發(fā)病率遠低于西方國家，然而，近２０年來，我國ＰＣａ的發(fā)病率也呈現(xiàn)逐年上升趨勢，并且發(fā)病年齡也日趨年輕化，可能與生活方式、壽命延長、人口老齡化以及診斷技術的提高有關【２１。ＰＣａ多發(fā)生在外周帶，早期無特異性癥狀，病變發(fā)展到晚期，則多發(fā)生局部浸潤或遠處轉移。盆腔淋巴結是ＰＣａ最早和常見轉移部位【３１，局限性的ＰＣａ患者５年生存率幾乎１００％，而發(fā)生遠處轉移的ＰＣａ患者５年生存率下降到約為２９％，ＰＣａ患者一旦發(fā)生轉移不僅預后差，而且嚴重影響其生活質量。骨轉移是ＰＣａ重要的臨床特征和主要致死原因，美國死于ＰＣａ的患者中，８０％以上合并骨轉移。前列腺癌骨轉移可導致患者發(fā)生骨痛、病理性骨折、脊髓壓迫、活動受限等骨相關事件（ｓｋｅｌｅｔａｌｒｅｌａｔｅｄｅｖｅｎｔｓ，ＳＩ冱ｓ）【１，４１。

前言

前列腺癌轉移診斷主要依賴臨床相關癥狀、ＰＳＡ、Ｘ片、骨掃描、ＣＴ以及ＭⅪ等，骨掃描是ＰＣａ轉移診斷的最重要的診斷方法，骨掃描通過放射性追蹤劑顯示區(qū)分正常和異常骨活動，當懷疑骨轉移，ＰＣａ患者出現(xiàn)臨床癥狀或者治療過程中ＰＳＡ升高應考慮行骨掃描進一步檢查。

前列腺癌轉移治療的主要目的是緩解轉移灶引起的疼痛，改善患者運動機能，預防或治療轉移灶引發(fā)的并發(fā)癥如脊髓壓迫和病理性骨折等。常用的治療手段有內(nèi)分泌治療、雙磷酸鹽類藥物、二線內(nèi)分泌治療，化療、放療、止痛等。雄激素與正常前列腺細胞與前列腺癌細胞的生長存在密切關系，目前，內(nèi)分泌治療仍是目前被證明治療轉移性前列腺癌的最有效治療手段之一，其目的在于減少或消除雄激素對前列腺生長的促進作用，從而緩解轉移性前列腺癌的癥狀。內(nèi)分泌治療通常包括手術去勢與藥物去勢。藥物去勢通過使用雌激素類藥物、抗雄激素類藥物或黃體生成激素釋放激素類似物等藥物以阻斷雄激素與雄激素受體的結合或減少體內(nèi)雄激素的產(chǎn)生【５１。去勢治療（ａｎｄｒｏｇｅｎｄｅｐｒｉｖａｔｉｏｎｔｌｌｅｒ印ｙ，ＡＤＴ）可加速骨質丟失，進一步增加ＳＲＥｓ的發(fā)生率。ＳＲＥｓ的發(fā)生不僅增加了治療費用，也嚴重影響患者的生活質量，甚至降低患者的生存率【６】。轉移性前列腺癌患者的內(nèi)分泌治療屬于姑息治療。其治療目的主要是在于減少或消除雄激素對前列腺生長的促進作用，控制前列腺癌的進展，減少相關癥狀，提高生活質量，目前對于臨床醫(yī)師來講其治療仍舊是巨大的挑戰(zhàn)【５。７】。

二、前列腺癌轉移研究進展

前列腺癌多發(fā)生在外周帶，早期無特異性癥狀，病變發(fā)展到晚期，則多發(fā)生局部浸潤或遠處轉移，ＰＣａ轉移的途徑主要為血道轉移和淋巴道轉移，

盆腔淋巴結是ＰＣａ最早和常見的轉移部位，骨轉移是ＰＣａ最常見的轉移的部位，是ＰＣａ重要的臨床特征和主要致死原因，ＰＣａ轉移的的確切機制目前仍不清楚，包括一系列復雜的過程，呈現(xiàn)多步驟、多階段、多途徑、多基因復合的特點，了解腫瘤轉移相關基因的信號傳導通路以及對腫瘤轉移的作用機制，為尋找抑制腫瘤轉移的關鍵靶點具有重要的意義。其生物學特性復雜、多變，腫瘤２

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新生淋巴管和血管是其轉移的重要形態(tài)學基礎。解剖學可能存在的便利途徑以及Ｐａｇｅｔ的“種子和土壤”學說．前列腺癌細胞和微環(huán)境成分之間存在特異、強烈的相互作用，最終導致臨床轉移的發(fā)生，現(xiàn)就其轉移研究進展現(xiàn)狀作一綜述。

（一）前列腺癌轉移的解剖學基礎

淋巴系統(tǒng)由淋巴管、淋巴器官及淋巴液組成，淋巴管從外周組織中收集血漿蛋白、組織液、淋巴細胞等組成的淋巴液，并輸送到區(qū)域淋巴結，最終匯入靜脈，流向心臟，髂外淋巴結有三個淋巴鏈：內(nèi)側鏈、中鏈、外側鏈。其中，內(nèi)側鏈中有１組淋巴結，位于閉孔神經(jīng)周圍，稱為閉孔神經(jīng)淋巴結，通常被認作ＰＣａ淋巴轉移的第一站，ＰＣａ淋巴結轉移最早常見于盆腔淋巴結【３】。同時前列腺癌易發(fā)生發(fā)生骨轉移的解剖特點：（１）骨的血液循環(huán)豐富。骨的動脈廣泛吻合，互相連接，靜脈網(wǎng)的直徑較大，以適應動脈特點，便于將血液迅速排出。（２）通過脊椎靜脈叢（Ｂａｔｓｏｎ脊椎靜脈系統(tǒng)）轉移至脊椎。Ｂａｔｓｏｎ首次提出，在前列腺與低位腰椎之間可能存在一低壓、高血流量的靜脈叢，它具有壓力低，容積大，與肋間靜脈、肺靜脈、腔靜脈及門靜脈廣泛交通的特點。導致前列腺癌向脊椎轉移的機率增加了，癌細胞容易沿著靜脈血流轉移至脊柱，并通過各交通靜脈轉移至骨骼其它部位【引。

（二）前列腺癌轉移的“種子和土壤＂學說

前列腺癌細胞容易轉移至骨骼，Ｐａｇｅｔ提出的“種子土壤”學說即：在ＰＣａ細胞與骨骼微環(huán)境中存在著特異的生物學相互作用。“種子和土壤學說”預示骨微環(huán)境中表達許多因子，吸引多種腫瘤細胞的遷移以及促進腫瘤的增殖。而腫瘤細胞自身表達因子又會刺激骨組織的重新塑形。通過腫瘤細胞與其所處生長環(huán)境中的雙向和動態(tài)的作用，促進腫瘤在骨骼中的發(fā)展【６～。因此，骨微環(huán)境中的多種因子對腫瘤骨轉移具有重要意義。

（三）前列腺癌轉移分子機制腫瘤轉移包括一系列復雜的過程，主要涉及腫瘤細胞由原發(fā)部位脫離開始，

前言

到腫瘤細胞在其它轉移部位——比如淋巴、骨骼，生長增殖的多個關鍵性步驟�！胺N子和土壤學說”預示微環(huán)境中表達許多因子，吸引多種腫瘤細胞的遷移以及促進腫瘤的增殖，通過腫瘤細胞與其所處生長環(huán)境中的雙向和動態(tài)的作用，促進腫瘤在骨骼中的發(fā)展【６，９１。近來的研究表明血管內(nèi)皮生長因子ｍｓｃｕｌａｒＥｎｄｏｔｌｌｅｌｉａｌ研ｏｗｔｌｌＦａｃｔｏｒ，ＶＥＧＦ）家族家族及其受體在ＰＣａ淋巴管生成、淋巴轉移以及骨轉移中具有重要作用，這為了解前列腺癌淋巴結及骨轉移轉移的分子機制提供了可能。ＶＥＧＦ家族是一類多功能的細胞因子，包括ＶＥＧＦ＿Ａ、ＶＥＧＦ—Ｂ、ＶＥＧＦ—Ｃ、ＶＥＧＦ—Ｄ等，而已有研究表明，ＶＥＧＦ與其受體（ＶＥＧＦＲ）在腫瘤血管生成及淋巴管生成中發(fā)揮著重要的促進作用，可增加內(nèi)皮細胞的滲透性，促進內(nèi)皮細胞進行分裂、增殖，并有利于細胞進行遷移，在體內(nèi)所表現(xiàn)出了特異性促血管生成作用，參與腫瘤血管生成和淋巴管形成【１０。１２】。ＶＥＧＦ．Ｃ通過其受體ＶＥＧＦＲ－３信號通路在調節(jié)淋巴系統(tǒng)的生成與腫瘤的淋巴轉移中功能中發(fā)揮著重要作用，血管內(nèi)皮生長因子受體．３ⅣＥＧＦＲ－３）屬于ＶＥＧＦ酪氨酸激酶受體家族成員，激活ＶＥＧＦＲ．３信號能促進淋巴內(nèi)皮細胞增殖和遷移【１２，ｌ３１。Ｂｕｎｏｎ等【１４】發(fā)現(xiàn)抑制ＶＥＧＦ．ＣⅣＥＧＦＲ－３信號轉導，能夠減少前列腺腫瘤細胞的淋巴轉移。ＤｉＪＭ等【１５】證實ＣＯＸ．２通過調節(jié)ＶＥＧＦ．Ｃ的表達在前列腺癌淋巴血管生成及淋巴轉移中起重要作用。最近有研剄１６】認為，通過增加ＶＥＧＦ．ｃ的表達水平可以激活ＶＥＧＦＲ．３，二者特異性結合后，能夠刺激血管生成，促進前列腺腫瘤細胞生長，啟動腫瘤細胞淋巴轉移以及增加遠處轉移的概率。同時在前列腺腫瘤中通過ＶＥＧＦ．Ａ激活ＶＥＧＦＲ－１以及通過ＶＥＧＦ．Ｄ激活淋巴內(nèi)皮細胞ＶＥＧＦＲ－３可能是其進展轉移的重要機制舊。已有研究表明ＶＥＧＦ的過表達是前列腺癌轉移的早期步驟，其過表達與前列腺癌預后密切相關，通過阻斷ＶＥＧＦ信號途徑，可從血管、淋巴管兩方面抑制腫瘤的生長和轉移，ＶＥＧＦ已成為一種重要的前列腺癌轉移的治療選擇靶點之一【１８】。同時ＶＥＧＦ是成骨細胞活動的介質，骨形態(tài)發(fā)生蛋白（ｂｏｎｅｍｏ�。瑁铮纾澹睿澹簦椋悖穑颍铮簦澹椋睿螅拢停校螅┛烧T導ＶＥＧＦ蛋白和ｍＲＮＡ在癌細胞中表達，因此ＶＥＧ－Ｆ也可能是前列腺癌成骨性骨轉移的分子機制之一【１９】。在腫瘤的侵襲和轉移過程中，細胞外基質（ｅｘ缸ａｃｅｌｌｕｌａｒｍａｔｒｉｘ，ＥＣＭ）和基底膜是４

博士學位論文

重要組織屏障，其與腫瘤的生物學行為及預后的關系是當前人們研究腫瘤生物行為的熱點之一【２０，２１１，基質金屬蛋白酶（ｍａｔｒｉｘｍｅｔａｌｌｏｐｒｏｔｅｉｒ粥ｅｓ，Ｍ＾佃ｓ）是一種由腫瘤細胞或間質細胞分泌的、可以降解ＥＣＭ的蛋白酶家族，基質金屬蛋白酶９（ｍａｔｒｉｘｍｅｔａｌｌｏｐｒｏｔｅｉＩ娜ｅ９，ＭＭＰ．９）是Ｍ＾佃ｓ家族的重要成員之一【２２】，趨化因子（ＣＸＣＬｌ２）及其受體ＣＸＣＲ．４在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中日益重要【２３】。在ＣＸＣＬｌ２與ＣＸＣＲ４結合的過程中可以激活ＡＫｔｌ和腫瘤細胞分泌ＭＭＰ．９，而ＭＭＰ．９正是腫瘤細胞侵襲、骨轉移的關鍵分子之一【２４】。進一步的研究表明通過激活舭１調節(jié)ＣＸＣＬｌ２／ＣＸＣＲ４信號通路促進腫瘤細胞的生長及骨轉移【２５１。此外，Ｗ缸ｇＱ等通過ＲＮＡ干擾技術發(fā)現(xiàn)ＣＸＣＲ４上調前列腺癌細胞的ＶＥＧＦ和ＭＭＰ．９的表達在進前列腺癌骨轉移中起重要作用【２６。。前列腺癌骨轉移絕大多數(shù)為成骨性表現(xiàn)，但研究表明，前列腺癌發(fā)生骨轉移時，成骨性和溶骨性改變是同時存在的，骨質中前列腺癌細胞的存在刺激骨基質的降解和新骨形成。已有的研究發(fā)現(xiàn)前列腺癌細胞能夠分泌多種刺激骨形成的細胞因子，如甲狀旁腺激素相蛋白（ｐａｒａｔｌ肌ｏｉｄｈｏｍｏｎｅ．ｒｅｌａｔｅｄｐｒｏｔｅｉｌｌ，Ｐｎｍ，，）、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（ｂｏｎｅｍｏｒｐｈｏｇｅｎｅｔｉｃｐｒｏｔｅｉｎｓ，ＢＭＰｓ）、ＲＡＮＫＬ、內(nèi)皮素１（ｅｎｄｏｔｈｅｌｉＩｌ－１，ＥＴ－１）、證＇Ａ、Ｗｎｔ等【２１７１。ＰＴ｝ｈ．Ｐ在骨轉移過程中發(fā)揮了重要作用，研究發(fā)現(xiàn)ＰＴ｝ｈ．Ｐ在前列腺癌骨轉移灶豐富表達，ＰＴ｝ｈＰ促進成骨性改變。前列腺癌自分泌ＰＴ｝ｈＰ刺激成骨細胞增殖和誘導成骨細胞分化【２８１。研究證實，前列腺癌細胞自身分泌的ＰＴＨｒＰ通過內(nèi)分泌途徑誘導ＥＭＴ（ｅｐｉ也ｅｌｉａｌ．ｔｏ．ｍｅｓｅｎｃｈｙｍａｌ缸．趾ｓｉｔｉｏｎ）來增強前列腺癌細胞侵襲和轉移能力，參與前列腺癌的骨轉移【２９】。因此ＰＴＨｒＰ的自分泌特性在前列腺異常增殖及前列腺癌骨轉移過程中起著重要作用。骨形態(tài)發(fā)生蛋白（ｂｏｎｅｍｏｒｌ出ｏｇｅｎｅｔｉｃｐｒｏｔｅｉｎ，ＢＭＰ）屬于ＴＧＦ．Ｂ超家族成員，在前列腺癌骨轉移中誘導成骨改變中起重要作用【３０】，最近的研究發(fā)現(xiàn)骨髓干細胞分泌ＢＭＰ７通過刺激ｐ３８－ＮＤＩⅪ１通路誘導前列腺癌干細胞休眠和復發(fā)，ＢＭＰ７與前列腺癌骨轉移的發(fā)生發(fā)展密不可分，ＢⅧ７也已成為前列腺癌骨轉移治療的一個潛在靶點【３１１。ＲＡＮＫＩ，是由破骨細胞產(chǎn)生，屬于細胞因子ＴＮＦ超家族成員之一，在成骨細胞和破骨細胞的關系中，研究最為清楚的是ＲＡＮＫＩ，與其受體細胞核因子ＫＢ受體

前言

活化因子（ｒｅｃｅｐｔｏｒａｃｔｉｖａｔｏｒｏｆＮＦ．ＫＢ，ＲＡＮＫ），凡蝌ＫＬ可以與凡蝌Ｋ結合導致破骨細胞激活造成溶骨現(xiàn)，進一步的研究發(fā)現(xiàn)通過激活前列腺癌細胞ＮＦ．心信號上調破骨基因的表達增加破骨發(fā)生，促進骨轉移形成【２７，３２１。因此，微環(huán)境中產(chǎn)生的因子對腫瘤轉移具有重要意義。

（四）展望

前列腺癌轉移是一系列復雜而有序的過程，其臨床表現(xiàn)及轉歸也不盡相同，對轉移機制的研究尚待繼續(xù)深入。與此同時，遺傳學及分子生物學研究正努力尋找敏感、有效的判斷腫瘤發(fā)生、發(fā)展及轉移的標記物，用于臨床指導治療方案的選擇，為ＰＣａ轉移的治療奠定堅實的基礎。在腫瘤細胞的轉移過程中，涉及了細胞生長和代謝能力增強；細胞間同質粘附能力的降低；細胞與ＥＣＭ間異質粘附能力的增強；細胞遷移和運動能力的增強；細胞自身產(chǎn)生及誘導宿主細胞產(chǎn)生降解ＥＣＭ和基底膜的蛋白酶增加及分泌蛋白酶抑制劑的減少；促腫瘤血管生成能力增強；腫瘤細胞產(chǎn)生器官特異的趨向性；腫瘤細胞逃避宿主的免疫監(jiān)視等等。同時腫瘤細胞轉移過程中的粘附、運動、蛋白水解、血管生成、組織趨向和免疫逃逸等都涉及腫瘤組織內(nèi)腫瘤細胞自身和腫瘤細胞與腫瘤微環(huán)境的相互作用的信號傳導的調節(jié)。因此，腫瘤細胞轉移能力的獲得是腫瘤組織細胞的一系列基因改變調控的，包括轉移促進基因和轉移抑制基因，其中包括部分與腫瘤發(fā)生相關的癌基因和抑癌基因，它們在不同患病個體的腫瘤細胞內(nèi)表達的區(qū)別決定了不同患者間轉移潛能的。腫瘤轉移相關基因的篩選研究是目前腫瘤轉移研究領域的熱點，它可以為轉移機制的研究提供線索，為轉移的診斷提供分子標志，為患者的預后評估提供客觀指征，為抗轉移治療提供靶點。

三、基因芯片及應用

（一）基因芯片技術

基因芯片是２０世紀９０年代中期以來隨著人類基因組計劃快速發(fā)展起來的分子生物學高新技術，具有高通量、高集成、微型化、平行化、多樣化和自動化６

博士學位論文

等特點它能夠平行、高通量地檢測成千上萬基因轉錄體的表達水平，基因芯片已廣泛應用于疾病基因表達譜分析、尋找疾病相關基因、藥物作用靶標、腫瘤預后、復雜疾病的致病機制分析等方面，為個體化診斷和治療提供指導，也可以揭示基因間的表達調控關系，同時它在制藥和臨床研究中也有重要的作用１３引。隨著基因芯片數(shù)據(jù)的高速增長，需要對這些數(shù)據(jù)進行收集、存儲和管理，目前基因表達數(shù)據(jù)相關的公共數(shù)據(jù)庫包括ＧＥＯ、ＳＭＤ、加碹ｙＥｐｒｅｓｓ等。ＧＥＯ（ＧｅｎｅＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎＯｒｍ曲ｕｓ）數(shù)據(jù)斟３４】是由美國國立生物信息技術中心（Ｎａｔｉｏ蹦ｃｅｎｔｅｒ

Ｉｎｆｏｍａｔｉｏｎ，ＮＣＢＩ）管理和維護的公共數(shù)據(jù)庫，是經(jīng)過專家整ｆｏｒＢｉｏｔｅｃｌｌＩｌ０１０９ｙ

理和核對的在線基因芯片數(shù)據(jù)庫資料，主要儲存基因芯片數(shù)據(jù)，提供基因芯片數(shù)據(jù)的瀏覽、查詢、檢索和下載。是目前世界上最大的基因表達譜公共數(shù)據(jù)庫，至２０１４年２月共收集了來自于全世界生物學研究個實驗室提交的大約４萬份研究包含了超過１００萬個樣本。斯坦福芯片數(shù)據(jù)庫（ＳⅧ）【３５】是由美國斯坦福大學管理和維護的基因表達的公共數(shù)據(jù)庫，Ｓ加儲存芯片實驗得到的原始和標準化數(shù)據(jù)，提供網(wǎng)頁界面進行數(shù)據(jù)檢索、分析和可視化。ＲｙｂａｃｚｙｋＬ等通過ＣＡＧＥＳ方法分析和整合不同的腸道炎癥疾病研究，對ＧＥＯ數(shù)據(jù)庫的所有來自于人的Ｃｒｏｌｌｎ’ｓ病和潰瘍性結腸炎的基因芯片數(shù)據(jù)庫進行挖掘發(fā)現(xiàn)２２個疾病敏感相關的嘌呤基因［３６１。ＷａｎｇＬ等通過對ＧＥ０挖掘來自于不同實驗室的的不同人體組織的２９６８個基因芯片表達譜進行生物信息學分析，篩選出２０個潛在的腦、肝以及組織選擇性基因【３７１。Ｉ沁“ｇｕｅｓＩ汛等通過對肝癌基因表達譜數(shù)據(jù)集生物信息學分析發(fā)現(xiàn)ＷＮＴ、ＰＣＮＡ、ＴＧＦ、ＴＰ５３等特異表達基因以及細胞增殖、細胞周期控制、凋亡在肝癌發(fā)生、發(fā)展中起重要作用【３引。在進入后基因組時代的背景下，基因芯片技術將得到更為廣泛的應用，芯片數(shù)據(jù)的功能分析也必然將發(fā)揮更重要的作用。

（二）基因芯片數(shù)據(jù)分析及軟件

基因芯片提供了包括基因功能、基因相互作用等海量信息，這些數(shù)據(jù)為功能能基因組研究提供了重要的資源，ＧＥＯ、ＳＭＤ、岫Ｅｘｐｒｅｓｓ等數(shù)據(jù)庫在基因

前言

芯片的歸類、儲存、資源共享等方面提供有利幫助。數(shù)據(jù)是知識和信息的重要來源，對于這些數(shù)據(jù)己經(jīng)無法通過簡單的計算和分析來進行，因此，如何采用一些新的方法和技術來有效分析這些龐大的基因芯片，并從中挖掘和揭示蘊藏的、有意義的生物學信息，是當前基因芯片領域亟待解決的重要課題。

基因芯片的分析主要包括前期的實驗設計、數(shù)據(jù)預處理和后期的詳細分析等步驟【３３，３射。實驗設計是芯片數(shù)據(jù)可靠的前提，是芯片實驗研究中重要的一部分。由于獲取的芯片原始數(shù)據(jù)來自不同的芯片平臺，數(shù)據(jù)信息會有差異，往往需要前期的數(shù)據(jù)預處理以后才能進行深層次的數(shù)據(jù)挖掘，數(shù)據(jù)預處理主要通過數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)對數(shù)轉化、數(shù)據(jù)過濾、補缺失值和標準化處理等方法減少原始數(shù)據(jù)中的誤差，進一步增強數(shù)據(jù)可靠性。后期詳細分析主要集中于差異表達基因篩選和聚類分析兩個方面。篩選差異表達基因是為了發(fā)現(xiàn)在不同實驗條件下或不同實驗樣品中表達發(fā)生顯著性改變的基因。篩選出的差異表達基因，對于發(fā)現(xiàn)疾病的分子診斷標志物、藥物作用靶點等方面具有重要的意義。聚類分析是基于研究對象屬性的相似性對研究對象進行分組，使組內(nèi)樣本相似，組間有差異�？梢詫⒍鄠�基因進行歸類，位于同一個類的基因在功能上可能相似或相關。此外，基因芯片后期數(shù)據(jù)挖掘的一個重要方向是進行基因芯片數(shù)據(jù)的生物學意義分析。

目前，已經(jīng)有許多方法用來分析基因芯片數(shù)據(jù)，如ＢＩｍ．ＡｍｗＴ００１ｓ４．３．０Ｂｅｔａ、Ｄｃｈｊｐ、Ｓ削Ⅵ、Ｂｉｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、Ｃｌｕｓｔｅｒ、ＴｒｅｅⅥｅｗ等基因芯片表達譜數(shù)據(jù)分析軟件，ＢＲＢ．ＡｒｒａｙＴ００ｌｓ

博士學位論文

具對前列腺癌差異基因進行數(shù)據(jù)挖掘和生物信息學分析。通過ＢＲＢ．Ａ刪ｙＴｏｏｌｓ

４．３．Ｏ

Ｂｅｔａ分析篩選出２１０個前列腺癌骨轉移差異基因，其中上調８４個，下調１２６

個。對其進行生物信息學分析發(fā)現(xiàn)ＡＲ、ＦＯＳ、幾肘、ＡＣＴＢ、ＦＮｌ、ＭＹＬ９、ＭＹＨｌｌ、ＭＹＬＫ、ＳＰＰｌ等基因以及ＲｈｏＧＴＰ嬲ｅ調節(jié)細胞骨架通路、整合素信號通路、鈣

粘蛋白信號通路、Ｗｎｔ信號通路等信號通路在前列腺癌轉移的發(fā)生發(fā)展中可能起

著重要作用。

（二）前列腺癌骨轉移相關基因的生物信息學分析

通過在公共基因芯片數(shù)據(jù)庫（ＧＥＯ）中下載前列腺癌骨轉移的相關基因芯片數(shù)據(jù)，利用ＢＩ也－Ａ玎ａｙＴ００ｌｓ４．３．ＯＢｅｔａ軟件、ＳＴＲＮＧ、ＴｏｐｐＧｅｎｅ、ＧＯＥＡＳＴ、ＤＡＶＩＤ等生物信息學工具進行數(shù)據(jù)挖掘和生物信息學分析。通過

ＢＲＢ．ＡｒｒａｙＴｏｏｌｓ４．３．０

Ｂｅｔａ分析篩選出５０１個前列腺癌骨轉移差異基因，其中上

調１８１個，下調３２０個，對其進行生物信息學分析發(fā)現(xiàn)ＳＰＰｌ、Ⅷ強、ＡＲ、Ｍ＾佃９、ＡＺＧＰｌ、ＰＯＳＴＮ、ＦＮｌ、ＶＣＡＮ等基因以及膠原蛋白及其生物合成、細胞粘附、小分子代謝過程、黏著斑、ＥＣＭ受體相互作用、細胞周期、整合素信號通路等

分子生物學過程及通路在前列腺癌骨轉移的發(fā)生發(fā)展中可能起著重要作用。（三）前列腺癌轉移相關基因ＳＰＰｌ的生物信息學分析

通過公共基因芯片數(shù)據(jù)庫（ＧＥ０）中下載前列腺癌轉移的相關基因芯片數(shù)

據(jù)，利用ＢＩ淝－ＡｒｒａｙＴｏｏｌｓ

４．３．Ｏ

Ｂｅｔａ軟件、ｐｒｏｔｐ祗蛆、ＭｏｔｉｆｓｃａＩｌ、ＳｉｇｎａｌＰ

４．０、

ＴＭｍ心嗄、ＮｅｔＰｈｏｓ２．０、ＰｒｅｄｉｃｔＰｒｏｔｅｉｌｌ、ＧＯ、ＫＥＧＧ、ＳＴⅪＮＧ等生物信息學工

具進行數(shù)據(jù)挖掘及生物信息學分析。共篩選出前列腺癌轉移共同差異基因７３個，其中表達上調２１個，表達下調２１個，同時對前列腺癌轉移高表達基因ＳＰＰｌ進行生物信息學發(fā)現(xiàn)，ＳＰＰｌ蛋白由３１４個氨基酸組成，其相對分子質量為３５４２２．７，該蛋白含有２個Ｎ．連接糖基化位點、８個酪蛋白激酶ＩＩ磷酸化位點、

２個豆蔻�；稽c、３個ＰＫＣ磷酸化位點，主要參與細胞因子活動、細胞外基質結合、骨化、成骨細胞分化、炎癥反應、細胞粘附等分子功能及生物學過程以及參與Ｐ１３Ｋ－Ａｈｓｉ弘ａｌｉｎｇ

ｐａ廿１、Ⅳａｙ、Ｆｏｃａｌ

ａｄｈｅｓｉｏｎ、ＥＣＭ－ｒｅｃ印ｔｏｒ

ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ、

前言

Ｔｏｌｌ－ｌｉｋｅｒｅｃｅｐｔｏｒｓｉｇｌｌａＪｉｌｌｇ

ｐ甜１ｗａｙ等信號通路。

（四）前列腺癌轉移相關基因ＶＣＡＮ的生物信息學分析

通過公共基因芯片數(shù)據(jù)庫（ＧＥＯ）中下載前列腺癌轉移的相關基因芯片數(shù)

據(jù)，利用ＢＩｍ－ＡｒｒａｙＴｏｏｌｓ

４．３．０

Ｂｅｔａ軟件、ｐｒｏｔｐ娥Ⅱｎ、ＳＭＡＲＴ、Ｓｉ弘ａｌＰ

４．０、

ＴＭＨＭＭ、ＮｅｔＰｈｏｓ２．Ｏ、ＰｒｅｄｉＣｔＰｒｏｔｅｉｌｌ、ＳＷＩＳＳ．ＭＯＤＥＬ、ＧＯ、ＫＥＧＧ、ＳＴＲＩＮＧ

等生物信息學工具進行數(shù)據(jù)挖掘及生物信息學分析。共篩選出前列腺癌轉移共同差異基因７３個，其中表達上調２１個，表達下調２１個，其中對前列腺癌轉移高表達基因ＶＣＡＮ進行生物信息學發(fā)現(xiàn)，ＶＣＡＮ蛋白由３３９６個氨基酸組成，其相對分子質量為３７２８２０．０，該蛋白含有１個ＩＧ（ｈｎｍｕｎｏｇｌｏｂｕｌｉｎ）結構域、２

個Ｌｉｎｋ（ＨＡ，ＨｙａｌｕｒｏｎａＩｌ－ｂｉｎｄｉｎｇ）結構域，１個ＥＧＦ（Ｅｐｉｄｅｍａｌ

ｄｏｍａｉｎ）結構域、１個ＥＧＦＣＡ（Ｃａｌｃｉｕｍ－ｂｉｎｄｉｎｇ

ＥＧＦ．１ｉｋｅ

ｇｒｏｗｍｆＩａｃｔｏｒ－ｌｉｋｅ

ｄｏｍａｉｎ）結構域、１

個ＣＬＥＣＴ（Ｃ—ｔｙｐｅ１ｅｃｔｉｎ）結構域和１個ＣＣＰ（Ｄｏｍａｉｌｌ

ｃｏｎ缸Ｄｌ

ａｂｕＩｌｄａｎｔｉｎｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔ

ａｃｉｄ

ｐｒｏｔｅｉｌｌｓ）結構域，主要參與細胞粘附、透明質酸結合（ｈｙａｌｕｒｏｎｊｃ

ｂｉｎｄｉｎｇ）、鈣離子結合、糖胺聚糖結合（９１ｙｃｏｓａｎｌｍｇｌｙｃａＩｌ

質、ＣｅＵａｄｌｌｅｓｉｏｎｍｏｌｅｃｕｌｅｓ（ＣＪ～Ｍｓ）等分子功能及信號通路。七、研究目的與意義

ｂｉｎｄｉＩｌｇ）、細胞外基

（一）從分子水平揭示了前列腺癌轉移的發(fā)生機制

隨著生活方式的改變及人口的老齡化等因素的影響，我國前列腺癌發(fā)生率的逐年增長已成為一個不可避免的問題，對男性健康造成嚴重威脅。前列腺癌

多發(fā)生在外周帶，早期無特異性癥狀，病變發(fā)展到晚期，則多發(fā)生局部浸潤或遠處轉移，盆腔淋巴結是ＰＣａ最早和常見轉移部位，骨轉移是ＰＣａ重要的臨床特征和主要致死原因，局限性的ＰＣａ患者５年生存率幾乎１００％，而發(fā)生遠處轉移的ＰＣａ患者５年生存率下降到約為２９％，前列腺癌患者一旦發(fā)生轉移不僅預

后差，而且嚴重影響其生活質量。轉移性前列腺癌患者的內(nèi)分泌治療屬于姑息

治療，其治療目的主要是在于減少或消除雄激素對前列腺生長的促進作用，控

博士學位論文

制前列腺癌的進展，減少相關癥狀，提高生活質量，目前對于臨床醫(yī)師來講其治療仍舊是巨大的挑戰(zhàn)。前列腺癌轉移發(fā)生的的機制很多，但是確切的致病機理不是很清楚。因此確定前列腺癌轉移相關基因集，通過生物信息學的方法對ＰＣａ相關基因集進行分析，從基因表達水平探討了ＰＣａ轉移發(fā)生的可能分子機制。同時構建了ＰＣａ轉移發(fā)生相關基因相互作用網(wǎng)絡，為前列腺癌發(fā)生分子機

制研究提供了新的研究思路。

（二）為臨床診治提供基因靶點及新治療藥物

研究前列腺癌轉移相關基因集，能為ＰＣａ的臨床早期診斷、預防、易感性預測及治療提供分子靶點及藥物作用靶點；這對提高前列腺癌轉移的療效及預后的判斷有指導作用。

（三）為腫瘤的發(fā)病機制及治療靶點篩選提供新的思路

利用ＢＲＢ．Ａ盯ａｙＴｏｏｌｓ

４．３．Ｏ

Ｂｅｔａ軟件對前列腺癌相關基因進行篩選以及生物

信息學對數(shù)據(jù)進行再次挖掘，可以找到有意義的生物信息，為腫瘤的發(fā)病機制及治療靶點的篩選提供新的思路同時又避免資源浪費。

第一章前列腺癌轉移相關基因的生物信息學分析

第一章前列腺癌轉移相關基因的生物信息學分析

前列腺癌（ｐｒｏｓ訛ｃａｌｌｃｅｒ，ＰＣ）是泌尿系統(tǒng)最常見腫瘤之一，其發(fā)病率在美

國居男性惡性腫瘤之首，占男性死亡原因的第二位，僅此于肺癌【ｌ】。近２０年來，，與生活方式、壽命延長、人口老齡化以及診斷技術的提高有關【２】。前列腺癌多發(fā)

生在外周帶，早期無特異性癥狀，病變發(fā)展到晚期，則多發(fā)生局部浸潤或遠處轉移。盆腔淋巴結是ＰＣａ最早和常見轉移部位【３１，骨轉移是ＰＣａ重要的臨床特

征和主要致死原因，局限性的ＰＣａ患者５年生存率幾乎１００％，而發(fā)生遠處轉移的

而且嚴重影響其生活質量【１，４１。

基因芯片是２０世紀９０年代中期以來隨著人類基因組計劃快速發(fā)展起來的

分子生物學高新技術，具有高通量、高集成、微型化、平行化、多樣化和自動化等特點它能夠平行、高通量地檢測成千上萬基因轉錄體的表達水平，基因芯片已廣泛應用于疾病基因表達譜分析、尋找疾病相關基因、惡性腫瘤相關基因的

篩查、藥物作用靶標、腫瘤預后、復雜疾病的致病機制分析等方面口３，３８｜。本研究

利用基因芯片分析軟件ＢＲＢ—ＡｒｒａｙＴｏＯｌｓ

４．３．０

Ｂｅｔａ對來自基因芯片公共數(shù)據(jù)

庫ＧＥＯ的前列腺癌轉移基因表達譜芯片數(shù)據(jù)作進一步生物信息學分析，從而進一步了解前列腺癌轉移發(fā)病的分子機理，為腫瘤防治找到一些有效手段。

１材料和方法

１．１芯片平臺

本研究所用到的芯片數(shù)據(jù)平臺是ＧＰＬ８３００芯片平臺【３４１（［ＨＧＵ９５Ａｖ２］

Ａ螄ｎｅｔｒｉｘ

ＨｕｍａＩｌＧｅｎｏｍｅＵ９５Ｖｅｒｓｉｏｎ２Ａｒｒａｙ），是Ａ毋，Ｉｎｅｔｒｉｘ的產(chǎn)品，代表

１０，０００條人全長基因，其基本信息見（表１．１），截至２０１４年３月，ＧＰＬ８３００平臺總共包含了２８７個ＧＳＥ中的５３０９個樣品芯片數(shù)據(jù)信息。本研究涉及的ＧＳＥ６９１９

我國前列腺癌的發(fā)病率也呈現(xiàn)逐年上升趨勢，并且發(fā)病年齡也日趨年輕化，可能

ＰＣａ患者５年生存率下降到約為２９％，前列腺癌患者一旦發(fā)生轉移不僅預后差，

———————————————羔堂堡笙查

數(shù)據(jù)集的８６個樣本均采用ＧＰＬ８３００芯片平臺。

表１—１Ｔ曲．１－１

３ｔａ【ｍｓ１‘１。

ＧＰＬ８３００基因芯片平臺基本信息

Ｂ舔ｉｃｉ１１ｆ研ｍａｔｉｏｎ０ｆＧＰＬ８３００

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ＰｌＩｂｌｉｃｏｎＭａｒｌ６．２００９

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  本文關鍵詞：前列腺癌轉移相關基因的生物信息學分析及功能預測，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：154145