食管癌易感性相關(guān)基因文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)及生物信息學(xué)分析

（莆田學(xué)院藥學(xué)與醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院 醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)系，福建 莆田 351100）

由于臨床發(fā)現(xiàn)的食管癌大多為晚期，有效治療方式缺乏，生存期往往較短。因此，針對(duì)食管癌高危人群進(jìn)行定期篩查是發(fā)現(xiàn)早期食管癌、提高食管癌生存率的有效方法。近年來(lái)針對(duì)食管癌易感基因的研究很多，為了更好的了解食管癌易感性基因的研究動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)，并發(fā)現(xiàn)其中的關(guān)鍵基因，本研究運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法和生物信息學(xué)方法對(duì)相關(guān)基因的研究文獻(xiàn)及所涉及的相關(guān)基因進(jìn)行系統(tǒng)分析。

1 材料與方法

1.1 文獻(xiàn)檢索

從中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）、NCBI Pubmed數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索2005年1月至2016年12月食管癌易感性相關(guān)基因研究的文獻(xiàn)。中國(guó)知網(wǎng)檢索式：A：主題=食管癌 and 主題=易感性 and 主題=基因（模糊匹配）。Pubmed檢索式：gene AND risk AND esophageal neoplasms。

1.2 文獻(xiàn)納入與排除

納入全部與食管癌易感性相關(guān)基因及基因產(chǎn)物相關(guān)的臨床研究。納入與排除標(biāo)準(zhǔn)：文獻(xiàn)形式包括論著、會(huì)議論文及會(huì)議摘要，排除綜述、個(gè)案報(bào)道、回信書(shū)籍及社論等；納入文獻(xiàn)需包括能提供足夠信息的摘要，或可以獲取全文資料，排除無(wú)法獲取摘要的文獻(xiàn)；排除與患食管癌風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的非基因研究；納入臨床研究文獻(xiàn)，排除針對(duì)基因的結(jié)構(gòu)、機(jī)制等研究文獻(xiàn)；物種限定為人類，排除細(xì)胞株體外研究及動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)；排除針對(duì)基因統(tǒng)計(jì)、Meta分析；排除重復(fù)文獻(xiàn)，不同數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)源，作者、題目及出版年相同的文獻(xiàn)按1篇統(tǒng)計(jì)；檢索時(shí)間限定為2005/01/01-2016/12/31，文獻(xiàn)語(yǔ)種為中文和英文；排除其他與研究目的不符的文獻(xiàn)。

1.3 文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析

利用Endnote X6軟件對(duì)最終納入食管癌易感性相關(guān)基因文獻(xiàn)進(jìn)行管理，并借助Excel 2003軟件分別從出版年、作者、研究機(jī)構(gòu)、發(fā)表期刊等角度進(jìn)行計(jì)量學(xué)分析。

1.4 食管癌易感性相關(guān)基因的挑選及名稱標(biāo)準(zhǔn)化

對(duì)納入文獻(xiàn)所研究的基因或基因產(chǎn)物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過(guò)HUGO數(shù)據(jù)庫(kù)查詢相應(yīng)的基因標(biāo)準(zhǔn)名稱，未能識(shí)別的基因通過(guò)NCBI Gene數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行手工逐一檢索標(biāo)準(zhǔn)名稱。

1.5 食管癌易感性相關(guān)基因生物信息學(xué)分析

利用HUGO對(duì)相關(guān)基因進(jìn)行名稱標(biāo)準(zhǔn)化，用在線軟件STRING對(duì)食管癌易感性相關(guān)基因表達(dá)產(chǎn)物構(gòu)建蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)。將STRING軟件構(gòu)建的食管癌易感性相關(guān)基因相互作用網(wǎng)絡(luò)圖導(dǎo)入Cytoscape軟件可視化，用其插件CentiScape計(jì)算網(wǎng)絡(luò)及各個(gè)節(jié)點(diǎn)的拓?fù)涮匦裕O(shè)置度值和Betweenness值篩選出關(guān)鍵基因和瓶頸基因。

2 結(jié)果

2.1 文獻(xiàn)檢索

從CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中檢出文獻(xiàn)434篇，從Pubmed數(shù)據(jù)庫(kù)中檢出文獻(xiàn)1041篇，2個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)共檢出文獻(xiàn)1475篇，根據(jù)研究?jī)?nèi)容確定符合要求的文獻(xiàn)共324篇。

2.2 文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析

結(jié)果顯示，食管癌易感性相關(guān)基因的研究文獻(xiàn)在12年間總體呈間歇性波動(dòng)趨勢(shì)，發(fā)文量最高的年份為2011年與2014年。見(jiàn)圖1。

圖1 2005-2016年食管癌易感性相關(guān)基因相關(guān)文獻(xiàn)出版年分布

324篇論文發(fā)表在145種生物醫(yī)學(xué)期刊上，平均每刊發(fā)文2.23篇，其中Carcinogenesis刊文10篇居首位。發(fā)文量5篇或以上的期刊為Dis Esophagus 9篇，World J Gastroenterol 7篇，Tumor Biol 7篇，PLoS One 7篇，Asian Pac J Prev 6篇，Mol Biol Rep 6篇，中華腫瘤防治雜志6篇，中國(guó)公共衛(wèi)生6篇，中華流行病學(xué)雜志 6篇，Biomakers 5篇，腫瘤 5篇。

中國(guó)的Li Y（河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院）為發(fā)文量最多的的作者，發(fā)表相關(guān)文獻(xiàn)19篇，12年間在食管癌易感性相關(guān)基因方面作者發(fā)文量超過(guò)10篇的作者還有3位，分別為Wang N（河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院），Mittal B（桑杰·甘地醫(yī)學(xué)研究所遺傳學(xué)系）和Guo W（河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院）。

為避免重復(fù)統(tǒng)計(jì)，以第一作者所在機(jī)構(gòu)作為統(tǒng)計(jì)對(duì)象，共有176個(gè)研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行食管癌易感性相關(guān)基因方面研究，其中印度的桑杰·甘地醫(yī)學(xué)研究所遺傳學(xué)系發(fā)表文獻(xiàn)最多，達(dá)到10篇，其次4個(gè)研究機(jī)構(gòu)分別為河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院、東南大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，克什米爾大學(xué)，江蘇大學(xué)附屬人民醫(yī)院，發(fā)文量分別為8、5、4、4篇。

2.3 蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)

324篇文獻(xiàn)中共涉及132個(gè)基因，經(jīng)HUGO進(jìn)行基因名稱標(biāo)準(zhǔn)化后上傳至在線軟件STRING9.1，對(duì)食管癌易感性相關(guān)基因表達(dá)的蛋白質(zhì)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。121個(gè)基因參與網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，網(wǎng)絡(luò)外圍有9個(gè)基因產(chǎn)物與其他蛋白或主網(wǎng)絡(luò)無(wú)聯(lián)系，分別為ALDH7A1、CRNN、SPINK7、CCL26、CD1A、CMC2、PLCL1、INTS7和 ADAMTS9，提示上述節(jié)點(diǎn)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)無(wú)影響。

圖2 食管癌易感性相關(guān)基因表達(dá)產(chǎn)物構(gòu)建蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)圖

2.4 關(guān)鍵基因及瓶頸基因分析

將STRING軟件構(gòu)建的食管癌易感性相關(guān)基因相互作用網(wǎng)絡(luò)圖導(dǎo)入Cytoscape軟件可視化，剔除網(wǎng)絡(luò)外圍的基因，用其插件CentiScape計(jì)算網(wǎng)絡(luò)及各個(gè)節(jié)點(diǎn)的拓?fù)涮匦裕?jiàn)圖3。網(wǎng)絡(luò)是由個(gè)112節(jié)點(diǎn)2587條邊組成。度數(shù)為節(jié)點(diǎn)連接的邊的總數(shù)目，最大度值為131，最小為2，平均度值為22.47。本研究規(guī)定度數(shù)≥均數(shù)的蛋白所對(duì)應(yīng)的基因?yàn)殛P(guān)鍵基因（Hub基因），共有42個(gè)。Betweenness為網(wǎng)絡(luò)中所以最短途徑中經(jīng)過(guò)該節(jié)點(diǎn)的數(shù)量比例，最大2350.54，最小為0，平均為138.66，本研究規(guī)定Betweenness≥均數(shù)的蛋白所對(duì)應(yīng)的基因?yàn)槠款i基因（Bottleneck基因），共有39個(gè)。同時(shí)為Hub基因和Bottleneck基因的對(duì)相互作用網(wǎng)絡(luò)非常重要，分別為 VEGFR、MMP9、IL6、RAD51、CCND1、CD44、MDM2、PTGS2、TP53、EGFR、ATM、BRCA2、TNF，見(jiàn)圖4。

圖3 食管癌易感性相關(guān)基因相互作用網(wǎng)絡(luò)圖

圖4 食管癌易感性相關(guān)的關(guān)鍵基因與瓶頸基因

3 討論

食管癌的發(fā)病是由多個(gè)基因交互作用引起的，也與環(huán)境因素有關(guān)聯(lián)。亞硝酸胺、霉菌、煙草及飲食過(guò)燙均會(huì)促進(jìn)食管癌的發(fā)生。研究顯示，盡管在相近的環(huán)境條件下，罹患食管癌的人也并非占多數(shù)，所以個(gè)體的遺傳因素可能對(duì)食管癌的發(fā)生有較大的影響[1]。對(duì)食管癌相關(guān)基因的研究文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量學(xué)分析，顯示2005-2016年間該領(lǐng)域研究總體發(fā)展相對(duì)平緩，近5年中以2014年的突破較大。目前食管癌的發(fā)病率逐年上升，研究食管癌易感性相關(guān)基因，對(duì)臨床通過(guò)基因診斷的方法有效預(yù)測(cè)食管癌的發(fā)生有指導(dǎo)意義。

通過(guò)對(duì)所選研究文獻(xiàn)涉及的132個(gè)基因進(jìn)行生物學(xué)信息分析，構(gòu)建蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)，有多個(gè)基因處于網(wǎng)絡(luò)核心位置，這些基因表達(dá)產(chǎn)物相互之間有密切的功能性的關(guān)聯(lián)，VEGFR、MMP9、IL6、RAD51、CCND1、CD44、MDM2、PTGS2、TP53、EGFR、ATM、BRCA2、TNF等基因?qū)κ彻馨┗蛟\斷領(lǐng)域的研究有重要意義?；?qū)κ彻馨┑闹饕婕氨碛^遺傳學(xué)、過(guò)表達(dá)和突變等方面。BCL2抗凋亡基因ala43ala基因型和BCL-2 rs2279115多態(tài)性均能顯著增加食管癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[2-4]。RAD51-G135C位點(diǎn)多態(tài)性改變、PTGS2基因的失調(diào)也是食管癌的關(guān)鍵易感因素[5-6]。MDM2 SNP309多態(tài)性和SNP309G-del1518 +單體型[7-9]腫瘤。EGFR 497Arg＞ Lys和EGF + 61A＞ G多態(tài)性的基因相互作用協(xié)同增強(qiáng)食管癌的風(fēng)險(xiǎn)[10]。腫瘤壞死因子對(duì)食管癌的發(fā)生過(guò)程有較大影響，其中TNF-βNcoI A / A基因型最為常見(jiàn)[11]。在國(guó)外的報(bào)道中，BRCA2基因與食管鱗癌的家族聚集性存在關(guān)聯(lián)性[12]。在針對(duì)食管癌發(fā)病機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn)，TP53的基因多態(tài)性可以增加對(duì)食管癌的敏感性[13]。在STRING構(gòu)建的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)作用圖中，TP53處于網(wǎng)絡(luò)的核心位置。但近年來(lái)我國(guó)學(xué)者在TP53與食管癌易感性相關(guān)的研究較少，TP53在早期食管癌的診斷應(yīng)用值得關(guān)注，有望發(fā)掘潛在的食管癌分子標(biāo)記物。

精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)是未來(lái)腫瘤研究的方向，對(duì)患者進(jìn)行基因測(cè)序，利用個(gè)人基因組信息、疾病體細(xì)胞突變信息等,進(jìn)行的疾病精準(zhǔn)診斷和依賴靶向藥物等的精準(zhǔn)治療技術(shù)[14-15]。分子生物學(xué)的發(fā)展為腫瘤的靶向治療提供了新的手段[16]。應(yīng)用生物信息學(xué)方法對(duì)食管癌易感性相關(guān)基因進(jìn)行研究，預(yù)測(cè)食管癌的發(fā)生發(fā)展，仍為未來(lái)食管癌研究的熱門(mén)方向。