目的:皮膚鱗狀細胞癌(Cutaneous squamous cell carcinoma,CSCC)是一種角質(zhì)形成細胞來源的皮膚腫瘤,約占非黑色素瘤皮膚癌的20%。長期紫外線暴露是致病的主要因素,由于人口老齡化的增加,該病的發(fā)病率也在不斷上升。日光性角化病(Actinic keratoses,AK)是一種常見的角質(zhì)形成細胞源性癌前病變,單個病變的AK每年進展為CSCC的概率為0.025%~16%。兩種疾病在發(fā)病誘因、發(fā)病機制、遺傳特性等方面有許多共同點,但目前尚無法預(yù)測哪些日光性角化病病變可能進展為皮膚鱗狀細胞癌。生物信息學(xué)是利用計算機技術(shù)處理及研究生物學(xué)數(shù)據(jù)的一門交叉學(xué)科。本研究利用生物信息學(xué)工具對皮膚鱗狀細胞癌及日光性角化病的高通量基因測序結(jié)果進行檢索、整理、分析,分別篩選出兩種疾病發(fā)病過程中的差異表達基因(Differentially expressed genes,DEGs)及共同差異表達基因,對這些基因參與的生物進程、分子功能及信號通路進行分析,探索兩種疾病的共同發(fā)病機制,挖掘皮膚鱗狀細胞癌發(fā)病中的潛在關(guān)鍵基因。為CSCC發(fā)病機制的研究、靶向藥物的研發(fā)提供新的思路。方法:在NCBI數(shù)據(jù)庫GEO DataSets中分別搜索Cutaneous squamous cell carcinoma及Actinic keratosis微陣列數(shù)據(jù),篩選出GSE45164和GSE98774兩組數(shù)據(jù)集。運用R語言分別對兩組數(shù)據(jù)集包含的基因芯片數(shù)據(jù)進行差異表達分析,為了更直觀的展現(xiàn)分析結(jié)果,利用在線軟件繪制熱圖、火山圖及韋恩圖。運用Metascape對這些差異表達基因進行GO(Gene Ontology)分析和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes Pathway)通路分析。通過STRING數(shù)據(jù)庫構(gòu)建差異表達基因編碼蛋白質(zhì)之間的互作網(wǎng)絡(luò)PPI(protein protein interaction),運用Cytoscape軟件的CytoNCA插件篩選出關(guān)鍵節(jié)點基因,MCODE插件篩選PPI網(wǎng)絡(luò)中最重要的聚類模塊,對模塊中的基因進行GO分析和KEGG通路分析。結(jié)果:1、從GSE45164數(shù)據(jù)集中篩選出319個差異表達基因,其中上調(diào)161個,下調(diào)158個;從GSE98774數(shù)據(jù)集中篩選出294個差異表達基因,其中上調(diào)171個,下調(diào)123個;將兩組篩選的差異表達基因取交集獲得39個公共基因。2、差異表達因的GO分析及KEGG通路分析結(jié)果顯示:(1)GSE45164數(shù)據(jù)集上調(diào)差異表達基因主要富集在:免疫反應(yīng)、有絲分裂細胞周期相變、角質(zhì)化等生物過程;蛋白酶結(jié)合等分子功能;基底外膜等細胞成分;細胞周期、嘧啶代謝等KEGG通路。下調(diào)差異表達基因主要富集在:趨化作用、神經(jīng)膠質(zhì)細胞發(fā)育、結(jié)締組織發(fā)育等生物過程;線粒體的細胞外基質(zhì)等分子功能;神經(jīng)肌肉接頭等細胞成分;細胞因子與受體相互作用的KEGG通路。(2)GSE98774數(shù)據(jù)集上調(diào)差異表達基因主要富集在:角質(zhì)化、防御反應(yīng)、細胞殺傷等生物過程;絲氨酸型內(nèi)肽酶抑制劑活性等分子功能;中間絲細胞骨架等細胞成分;IL-17信號通路、嘧啶代謝等KEGG通路。下調(diào)差異表達基因主要富集在:肌肉系統(tǒng)過程、間充質(zhì)遷移、調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)等生物過程;受體配體活性等分子功能;細胞外基質(zhì)等細胞成分;PPAR信號通路、細胞色素P450對異生素的代謝等KEGG通路。(3)兩數(shù)據(jù)集差異表達基因的公共基因主要富集在:角質(zhì)化、細胞殺傷等生物過程;RAGE受體結(jié)合等分子功能;嘧啶代謝等KEGG通路。3、PPI網(wǎng)絡(luò)和模塊分析:(1)GSE45164數(shù)據(jù)集的差異表達基因編碼蛋白質(zhì)的PPI網(wǎng)絡(luò)圖由150個節(jié)點和347個交互線組成,具有較高拓撲評分的前10個節(jié)點分別為:CDK1、CCNB1、CCNB2、CDC20、SMC4、KIF23、UBE2C、NDC80、RRM2、MELK;GSE98774數(shù)據(jù)集的差異表達基因編碼蛋白質(zhì)的PPI網(wǎng)絡(luò)圖由114個節(jié)點和275個交互線組成,具有較高拓撲評分的前10個節(jié)點分別為:IVL、C3、SPRR1B、CXCL10、SPRR3、SPRR1A、RSAD2、IFIT1、OASL、PI3;20個節(jié)點中有3個節(jié)點存在于39共同基因中:RRM2、CCNB1、PI3。(2)GSE45164數(shù)據(jù)集PPI網(wǎng)絡(luò)圖評分最高的聚類模塊中的基因參與的重要生物過程包括細胞分裂和p53信號通路;GSE98774數(shù)據(jù)集PPI網(wǎng)絡(luò)圖評分最高的聚類模塊中的基因參與的重要生物過程為角質(zhì)化過程。結(jié)論:(1)免疫反應(yīng)、角質(zhì)化、嘧啶代謝過程及相關(guān)基因可能導(dǎo)致日光性角化病向皮膚鱗狀細胞癌進展;(2)p53信號通路是皮膚鱗狀細胞癌發(fā)病的關(guān)鍵通路;(3)RRM2、CCNB1、PI3基因可能與AK向CSCC進展相關(guān),即可能為皮膚鱗狀細胞癌發(fā)病中的潛在關(guān)鍵基因。
【學(xué)位單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：R739.5
【部分圖文】：

結(jié)果結(jié)果2.1 差異表達基因的篩選結(jié)果根據(jù)篩選條件，我們選擇了 GEO 數(shù)據(jù)庫中 GSE45164 和 GSE98774 數(shù)據(jù)集進行分析，通過 R 語言分別對兩組數(shù)據(jù)集的原始數(shù)據(jù)進行處理，獲得了標準化后的基因表達矩陣文件，標準化前和標準化后的箱線圖分別如圖 1、圖 2 所示：

2.1 差異表達基因的篩選結(jié)果根據(jù)篩選條件，我們選擇了 GEO 數(shù)據(jù)庫中 GSE45164 和 GSE98774 數(shù)據(jù)集進行分析，通過 R 語言分別對兩組數(shù)據(jù)集的原始數(shù)據(jù)進行處理，獲得了標準化后的基因表達矩陣文件，標準化前和標準化后的箱線圖分別如圖 1、圖 2 所示：1a 1b（圖 1：1a 為 GSE45164 數(shù)據(jù)集標準化前，1b 為 GSE45164 數(shù)據(jù)集標準化后）

GSE45164數(shù)據(jù)集）（圖4：GSE98774數(shù)據(jù)集）

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李超;陳永鋒;;皮膚鱗狀細胞癌的研究進展[J];皮膚性病診療學(xué)雜志;2019年01期

2 郭濟菡;李青峰;;皮膚鱗狀細胞癌的研究進展[J];組織工程與重建外科雜志;2018年02期

3 潘騰;馮曉玲;;皮膚鱗狀細胞癌的治療進展[J];中國美容整形外科雜志;2016年08期

4 劉剛;徐燁;;皮膚鱗狀細胞癌的臨床診治體會(附13例報道)[J];中國醫(yī)藥指南;2015年36期

5 王月;楊希川;;皮膚鱗狀細胞癌的研究進展[J];實用皮膚病學(xué)雜志;2016年01期

6 郝玉琴;米美清;陳濤;;HIF-1α和VEGF在皮膚鱗狀細胞癌和基底細胞癌中的研究進展[J];中國麻風皮膚病雜志;2010年04期

7 蔡清;;皮膚鱗狀細胞癌20例臨床分析[J];中國城鄉(xiāng)企業(yè)衛(wèi)生;2015年01期

8 王震;羅芳;;皮膚鱗狀細胞癌組織中人乳頭瘤病毒型別的檢測[J];實用皮膚病學(xué)雜志;2014年01期

9 劉剛;徐燁;;皮膚鱗狀細胞癌13例臨床診治體會[J];皮膚病與性病;2013年01期

10 張鮮英;劉毅;肖斌;張緒生;陳黎明;;皮膚鱗狀細胞癌的外科治療[J];臨床腫瘤學(xué)雜志;2012年12期

相關(guān)會議論文 前10條

1 劉林]

本文編號：2813530