炎性肝細胞腺瘤相關(guān)基因的生物信息學分析

胡新梅，農(nóng)清清

廣西醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院環(huán)境衛(wèi)生學教研室，廣西南寧 530021

炎性肝細胞腺瘤相關(guān)基因的生物信息學分析

胡新梅，農(nóng)清清

廣西醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院環(huán)境衛(wèi)生學教研室，廣西南寧 530021

目的 利用生物信息學技術(shù)篩選炎性肝細胞腺瘤差異表達基因并分析其功能。 方法 篩選GSE11819數(shù)據(jù)集的差異表達基因，進行GO分析和Pathway通路分析，并繪制蛋白互作網(wǎng)絡(luò)圖。 結(jié)果 研究發(fā)現(xiàn)297個差異表達基因。上調(diào)基因主要集中在單純皰疹病毒感染、同種異體移植排斥反應(yīng)、移植物抗宿主病通路等。下調(diào)基因主要集中在化學致癌作用、視黃醇代謝、細胞色素P450異生物的代謝等通路。并發(fā)現(xiàn)HLA-B上調(diào)基因及ALB、CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2B6、CYP2C19、CYP3A4、CYP3A7、CYP4A11、UGT1A8下調(diào)基因在蛋白互作網(wǎng)絡(luò)中起關(guān)鍵作用。結(jié)論炎肝細胞腺瘤的形成可能涉及到多種基因，為進一步研究炎性肝細胞腺瘤提供了思路。

炎性肝細胞腺瘤；生物信息學；差異基因

肝細胞腺瘤 （hepatocellular adenma,HCA）臨床少見，多發(fā)于年輕女性，常無典型臨床表現(xiàn)。肝細胞腺瘤有幾種不同的亞型，其中炎性肝細胞腺瘤（Inflammatory hepatocellular adenma,IHCA）所占比例高達40%～50%[1]。該病近年來發(fā)病呈上升趨勢，具有破裂出血和癌變可能并且與原發(fā)性肝癌鑒別困難。因此，對炎性肝細胞腺瘤的鑒別診斷極其重要。該文從GEO數(shù)據(jù)庫下載炎性肝細胞腺瘤基因芯片數(shù)據(jù)集，利用生物信息學對其相關(guān)基因進行挖掘，為進一步研究炎性肝細胞腺瘤提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 IHCA基因表達譜的數(shù)據(jù)信息

從GEO數(shù)據(jù)庫（http：//www.gcbi.com.cn）下載IHCA實驗數(shù)據(jù)集：GSE11819，該數(shù)據(jù)研究采用的是Affymetrix公司的Human Genome U133A Array平臺的16個樣本，其中8個為IHCA患者樣本數(shù)據(jù)，8個為非IHCA供者樣本數(shù)據(jù)。

1.2 差異表達基因篩選、GO分析以及Pathway分析

進入GCBI在線實驗室（http：//www.gcbi.com.cn）,建立差異基因分析、GO分析和Pathway分析方案，將樣本數(shù)據(jù)集GSE11819上傳至GCBI在線實驗室。

1.3 繪制差異表達基因蛋白互作網(wǎng)絡(luò)圖

將差異表達基因上傳至STRING (http：//string-db. org)在線分析軟件進行分析。

1.4 參數(shù)設(shè)置

建立好方案后，設(shè)置各模塊參數(shù)。差異基因分析：|foldchange|＞2，P＜0.05，Q＜0.05；GO分析：包括生物學過程、分子功能、細胞組分，設(shè)置P＜0.05,FDR＜0.05；Pathway分析：設(shè)置P＜0.05；STRING蛋白網(wǎng)絡(luò)圖繪制采用默認參數(shù)。

2 結(jié)果

2.1 差異基因分析結(jié)果

共得到297個差異表達基因，其中上調(diào)基因175個，下調(diào)基因122個。上、下調(diào)表達變化的前10個基因分別見表1、表2。同時得到差異基因火山圖（圖1）以及分層聚類的結(jié)果（圖2）。

2.2 GO功能富集分析

表達上調(diào)的基因主要參與蛋白結(jié)合、MHC類 II受體活性等分子功能；涉及的生物學過程有干擾素γ介導的信號通路、細胞因子介導的信號通路等；參與的細胞組分有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜食管腔側(cè)、質(zhì)膜等。表達下調(diào)的基因主要參與鐵離子結(jié)合、電子載體活性等分子功能；涉及的生物學過程有小分子代謝過程、異生代謝過程等；參與的細胞組分有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、胞質(zhì)溶膠等，見表3、表 4。

表1 上調(diào)差異表達基因（TOP10）

表2 下調(diào)差異表達基因（TOP10）

圖1 差異表達基因火山圖

圖2 差異表達基因聚類熱圖

表3 上調(diào)差異表達基因富集分析（TOP3）

表4 下調(diào)差異基因的富集分析（TOP3）

2.3 Pathway通路分析

表達上調(diào)的基因主要集中在單純皰疹感染信號通路、同種異體移植排斥信號通路、移植物抗宿主病信號通路等。表達下調(diào)的差異表達基因主要集中代謝途徑、化學致癌作用、視黃醇代謝、細胞色素P450異生物的代謝等通路，見表5、表6。

表5 上調(diào)差異表達基因所涉及的生物學通路（TOP5）

表6 下調(diào)差異表達基因所涉及的生物學通路（TOP5）

2.4 繪制差異表達基因的蛋白互作網(wǎng)絡(luò)圖

分別將上、下調(diào)基因上傳至STRING在線軟件，結(jié)果如圖3、圖4所示，上調(diào)基因中以HLA-B蛋白與其他≥5個蛋白存在相互作用關(guān)系；下調(diào)基因中以ALB、CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2B6、CYP2C19、CYP3A4、CYP3A7、CYP4A11、UGT1A8蛋白與其他≥5個蛋白存在相互作用關(guān)系。

圖3 175個上調(diào)差異表達基因的蛋白-蛋白相互作用圖

圖4 122個下調(diào)差異表達基因的蛋白-蛋白相互作用圖

3 討論

肝細胞腺瘤是一種極其罕見的腫瘤，特別是在亞洲[2]，多見于年輕女性，通常是由于服用避孕藥所致。HCA有破裂出血的風險以及發(fā)生癌變的可能，國外報道癌變率達到6.3%～8.0%，破裂出血率為18.8%～40.0%[3]。然而區(qū)分HCA與高分化原發(fā)性肝癌比較困難[4]。肝細胞腺瘤可分成不同的亞型[5]，包括：①肝細胞核因子1α陰性的肝細胞腺瘤（H-HCA）；②β-鏈蛋白陽性的肝細胞腺瘤（b-HCA）;③炎性肝細胞腺瘤（I-HCA）；④不確定型。其中炎性肝細胞腺瘤比例高達40%～50%。因此提高對炎性肝細胞腺瘤的認識具有一定的臨床意義。

該次研究運用生物信息學的方法分析炎性肝細胞腺瘤基因芯片數(shù)據(jù)集，結(jié)果發(fā)現(xiàn)297個差異表達基因，其中上調(diào)基因175個，下調(diào)基因122個。對差異表達基因進行蛋白-蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)表達上調(diào)基因網(wǎng)絡(luò)HLA-B蛋白與其他≥5個蛋白存在相互作用關(guān)系；下調(diào)基因網(wǎng)絡(luò)以 ALB、CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2B6、CYP2C19、CYP3A4、CYP3A7、CYP4A11、UGT1A8蛋白與其他≥5個蛋白存在相互作用關(guān)系。HLA-B來自人類白細胞抗原系統(tǒng)即人類主要組織相容性復合體，該系統(tǒng)編碼產(chǎn)物稱為HLA分子，HLA分子在機體免疫應(yīng)答和免疫調(diào)節(jié)中均起重要作用，其與腫瘤的關(guān)系一直備受關(guān)注。Fukusato等[6]發(fā)現(xiàn)肝腫瘤的HLA I類分子的表達程度高于正常組織，Sung CH等[7]報道了10個肝癌細胞系均表達HLA I分子。下調(diào)表達基因網(wǎng)絡(luò)圖中的關(guān)鍵基因主要來自CYP450家族。CYP酶也稱細胞色素氧化酶P450，主要存在于肝臟和小腸中?，F(xiàn)已清楚細胞色素P450和肝臟代謝有關(guān)，是藥物和其他內(nèi)、外源物的主要代謝酶[8]。CYP450s抑制劑能夠減少CYP450s表達量或降低其活性，造成CYP450s對應(yīng)的底物代謝過慢，從而使這些底物在體內(nèi)聚集，造成不良反應(yīng)甚至是毒性的發(fā)生[9]。該研究結(jié)果中炎性肝細胞腺瘤患者體內(nèi)CPY450s表達下調(diào)，從而很有可能影響藥物在肝臟中的代謝，從而造成肝臟的損傷。

綜上所述，該研究運用生物信息學的方法，對來自炎性肝細胞腺瘤的基因芯片表達譜數(shù)據(jù)進行差異表達基因分析和基因通路富集分析，篩選出影響炎性肝細胞腺瘤上調(diào)或下調(diào)基因及其相關(guān)通路，進一步做了蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)，為將來的炎性肝細胞瘤研究提供參考依據(jù)。

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R57

A

1672-5654（2017）02（b）-0055-04

10.16659/j.cnki.1672-5654.2017.05.055

2016-11-20）

文題

胡新梅（1991.5-），女，廣西崇左人，碩士，研究方向：環(huán)境毒理學，環(huán)境流行病學。

農(nóng)清清（1971-），女，壯族，廣西南寧人，博士，教授，研究方向：環(huán)境流行病學，E-mail：nnqq26@163.com。

文題應(yīng)以最恰當、最簡明的詞語反映論文最重要的特定內(nèi)容。一般使用能充分反映論文主題內(nèi)容的短語，不使用具有主、謂、賓結(jié)構(gòu)的完整語句，一般不使用標點和縮略語。

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