通过生物信息学技术筛选肝纤维化和肺腺癌的生物标志物并进行初步验证

作     者：易婧雅 

作者单位：南华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姚亚超

授予年度：2022年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 100214[医学-肿瘤学] 10[医学] 

主      题：生物信息学 肝纤维化 非编码RNA 肺腺癌 免疫相关基因 免疫相关基因预后指数 

摘      要：机体受到严重损害之前,因受内环境中的各种生物因素影响而产生异常信号的指标叫做生物标志物,它可以用于疾病早期诊断,疾病分期的判断或者临床治疗方法的评价。生物信息学是对生物信息数据收集、分析和解释的一门新技术。生物信息学可以处理从生物体特定组织或细胞中获得的原始序列数据以检测基因组是否发生改变,在疾病管理和病人护理方面起到重要作用。生物信息学技术可以将海量的生物信息数字化,精准地分析出疾病中差异表达的基因序列,这对疾病生物标志物的筛选是非常有效的。肝纤维化和肺腺癌是临床常见的两种疾病,两者发病率逐年上升,但是早期诊断仍需要通过多种实验室检查进行综合评估,寻找生物标志物迫在眉睫。因此,本研究旨在利用生物信息学技术筛选出肝纤维化和肺腺癌的生物标志物,以期指导临床治疗。目的:1.明确circ FARP2影响肝星状细胞激活从而调控肝纤维化;并阐明mi R-1205,GOLGA3可能是circ FARP2调控肝纤维化的主要信号通路和关键分子,为开发针对circ FARP2的候选药物治疗肝纤维化提供理论依据。2.开发一种基于免疫相关基因(Immune-related Genes,IRGs)的肺腺癌预后指数,为预测肺腺癌患者的生存、预后和免疫治疗效果提供理论依据。方法:1.通过癌症基因组图谱数据库(The Cancer Genome Atlas,TCGA),基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus,GEO),免疫学数据库和分析门户(The Immunology Database and Analysis Portal,Imm Port)和系统生物学的先天免疫反应数据库(Systems Biology of the Innate Immune Response,Innate DB)获得肝纤维化患者和肺腺癌患者的生物信息数据及免疫基因数据,并使用R软件筛选差异表达的肝纤维化circ RNAs和肺腺癌IRGs;2.使用Targetscan网络工具获得构建肝纤维化circ RNA-mi RNA-m RNA信号级联;3.体外实验验证肝纤维化circ RNA,mi RNA及m RNA表达量的变化;***和单因素Cox回归分析筛选肺腺癌预后相关的免疫相关基因;5.多因素Cox回归分析建立肺腺癌的免疫相关基因预后指数(Immune-related Gene Prognostic Index,IRGPI)模型,并进行验证和评估;6.在肿瘤免疫功能障碍和排斥分析平台评估肺腺癌IRGPI预测肺腺癌患者免疫逃逸和免疫治疗效果的能力。结果:1.用生物信息学工具确定了可能促进肝纤维化发生发展的circ FARP2,以及circ FARP2海绵吸附的mi R-1205与其靶基因GOLGA3;2.体外实验证实circ FARP2在TGF-β1活化的人肝星状细胞中呈上调趋势,并调控人肝星状细胞的活化;3.体外实验证实circ FARP2可以调控其下游mi R-1205与GOLGA3在人肝星状细胞中的表达;4.建立了基于32个与生存相关的免疫基因(CD79A、IGHM、IGKC、CTLA4、CD27、S100B、TLR8、PTX3、ARG2、FGR、LILRB3、INHA、LGR4、FCN1、DUOX1、AGER、SEMA3A、CX3CR1、FGF14、HDGF、PDGFB、ANGPTL4、PTH1R、TEK、SHC3、DCN、HSPD1、FLI1、PLK1、C7,C6和PRKCE)的IRGPI模型,并用于预测肺腺癌患者的免疫逃逸和免疫治疗的效果;5.肺腺癌IRGPI与影响患者总体生存率的临床分期有关,与免疫细胞和免疫相关功能相关,差异具有统计学意义;6.根据IRGPI评分的中位值,将肺腺癌患者分为高低风险两组,高风险组患者的生存时间更短,差异具有统计学意义。结论:*** FARP2/mi R-1205/GOLGA3信号级联调节人肝星状细胞活化以促进肝纤维化发生发展,或为后续寻找肝纤维化的临床诊断与治疗靶标提供理论指导作用;2.免疫相关基因预后指数可能是肺腺癌诊断,预后和免疫治疗效果的生物标志物,或能为后续临床免疫治疗的选择提供理论依据。