骨肉瘤差异表达基因的生物信息学分析及关键基因筛选

作     者：沈荣凯 黄镇 朱夏 林建华 Shen Rongkai;Huang Zhen;Zhu Xia;Lin Jianhua

作者机构：福建医科大学附属第一医院骨肿瘤关节运动医学科福州350004 

出 版 物：《中华肿瘤杂志》 (Chinese Journal of Oncology)

年 卷 期：2022年第44卷第2期

页      面：147-154页

核心收录：

学科分类：1002[医学-临床医学] 100214[医学-肿瘤学] 10[医学] 

基　　金：福建省自然科学基金面上项目(2021J01708、2020J01984)。 

主　　题：骨肉瘤 STC2基因 差异表达基因 生物信息学分析 预后 

摘      要：目的筛选成骨型骨肉瘤与正常成骨细胞的差异表达基因, 寻找成骨型骨肉瘤发生、发展的关键基因。方法从Gene Expression Omnibus(GEO)数据库获得正常成骨细胞和骨肉瘤组织的基因表达数据集GSE33382, 采用R语言的limma包筛选正常成骨细胞和成骨型骨肉瘤的差异表达基因, 对差异表达基因进行京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。采用String数据库构建蛋白交互网络, 应用Cytoscape软件的分子复合物检测(MCODE)插件筛选互作网络中的网络模块, 应用Cytoscape软件中的BiNGO模块对MCODE筛选得到的前3个主要模块所包含的差异表达基因进行基因本体(GO)富集分析。采用MCC算法筛选蛋白互作网络中前10个关键基因。从GEO数据库获得骨肉瘤的基因表达和生存数据集GSE39055, 采用Kaplan-Meier法进行生存分析。选取2005年1月至2015年12月福建医科大学附属第一医院收治的48例成骨型骨肉瘤患者的资料进行验证, 采用免疫组化法测定骨肉瘤组织中STC2蛋白的表达, 结合患者的临床资料进行生存分析。结果从GSE33382数据集中共鉴定出差异表达基因874个, 其中下调基因402个, 上调基因472个。KEGG富集分析显示, 差异表达基因主要与p53信号通路、谷胱甘肽代谢、细胞外基质受体相互作用、细胞黏附分子、抗叶酸盐耐受、细胞衰老等通路有关。互作网络中最重要的前10个关键基因为GAS6、IL6、RCN1、MXRA8、STC2、EVA1A、PNPLA2、CYR61、SPARCL1和FSTL3, 其中只有STC2的表达与骨肉瘤患者的生存率有关(P0.05)。验证结果显示, 48例成骨型骨肉瘤组织中STC2蛋白表达与肿瘤大小、Enneking分期有关(均P0.05)。25例STC2高表达, 中位生存时间为21.4个月;23例STC2低表达, 中位生存时间为65.4个月, STC2高表达组患者的生存率低于低表达组(P0.05)。结论生物信息学分析方法可有效筛查成骨型骨肉瘤和正常成骨细胞的差异表达基因, STC2是骨肉瘤预后判断的重要预测因子之一。