乳腺癌转移相关基因与功能识别的可重复性

基于基因表达谱识别乳腺癌转移相关差异表达基因及其功能时,由于基因表达在个体间的变异相对较高而样本量相对较少,由不同研究识别的差异表达基因的可重复性较低。本文基于两套乳腺癌转移基因表达谱,评价两组差异表达基因及其所富集的功能的可重复性。结果显示:在两套表达谱中识别的差异表达基因的表达改变方向高度一致并具有显著的表达相关性;基于两组差异表达基因识别的转移相关功能在两套表达谱中高度可重复,主要涉及细胞分裂、细胞周期、DNA复制、染色体分离、磷酸肌醇介导信号转导和DNA损伤刺激应答等。     

三阴性乳腺癌相关miRNA筛选及其靶基因的生物信息学分析

应用生物信息学方法筛选并分析三阴性乳腺癌（triple-negative breast cancer,TNBC）相关miRNA及其靶基因,为TNBC的研究提供潜在的分子靶点。采用GEO2R分析TNBC相关miRNA芯片数据集,筛选差异表达倍数最大的5个上调和5个下调miRNA。miRWalk、TargetScan和miRDB预测靶基因并进行Veen分析取交集。利用DAVID对靶基因进行GO富集分析和KEGG通路分析。利用STRING数据库构建蛋白互作网络,并结合Cytoscape构建miRNA-靶基因调控网络,从而筛选出关键的miRNA及其关键靶基因。利用GEPIA2数据库对靶基因进行生存分析。GEO2R筛选出486个差异miRNA,上调和下调的miRNA分别有298个和188个。对差异倍数最大的5个上调和5个下调miRNA的靶基因进行富集分析显示,靶基因主要参与ErbB信号通路、癌症中转录调控紊乱和cGMP-PKG信号通路等。miRNA-靶基因调控网络显示,表达上调的关键miRNA为miR-611,其关键靶基因为CDC27、UBE2D2、UBR1、SPSB1、HERC2和RLIM;表达下调的关键miRNA为miR-1205,其关键靶基因为WSB1、FBXL8、UBE2W、PTPN11、ARF6、DNAJC6和COPS2。生存分析表明,UBR1（P=0.007 2）和PTPN11（P=0.029）表达上调可显著降低TNBC患者的整体生存率。经筛选获得的关键miRNA及其关键靶基因可作为潜在分子标记物用于TNBC的早期诊断、治疗靶点选择和预后判断,并为后续的研究提供参考依据。     

应用基因表达谱芯片从不同转移能力的 乳腺癌细胞中筛选转移相关基因

人乳腺癌细胞系 MCF-7 及其转移亚克隆 LM-MCF-7 为肿瘤转移分子机制的研究提供了细胞模型 . 应用基因芯片技术比较两种具有不同转移能力细胞系基因表达谱的差异,寻找乳腺癌转移相关基因 . 提取两种细胞总 RNA ,分别用 Cy5-dCTP 、 Cy3-dCTP 标记 LM-MCF-7 和 MCF-7 的 cDNA ,并与含有 21 329 个基因的芯片进行杂交并扫描,利用 GenePix Pro 4.0 图像分析软件处理数据判断基因是否在两个细胞中存在表达差异 . 经互换荧光标记物重复两次实验,共筛选出差异表达基因 67 个,其中 41 个在 LM-MCF-7 细胞中表达上调, 26 个在 LM-MCF-7 细胞中表达下调 . 应用实时定量 RT-PCR 对 7 个表达差异明显的基因进行了验证 . 生物信息学分析结果提示,上述发现的差异基因编码产物与细胞内信号转导、转录调节、应激反应、新陈代谢、发育、细胞运动、细胞凋亡和细胞粘连等功能有关 . 据文献报道,这些差异表达的基因中有 35 个与肿瘤有关,其中 9 个与乳腺癌转移有关, 6 个可能参与肿瘤浸润和转移过程 . 根据基因芯片检测的结果,从功能上对 LM-MCF-7 细胞和 MCF-7 细胞与细胞凋亡的关系进行了研究,发现具有高转移倾向的 LM-MCF-7 细胞与 MCF-7 细胞相比,抗凋亡能力较强 . 上述与肿瘤转移相关基因在肿瘤转移中的作用及其分子机理有待深入研究 .     

癌症相关microRNA与靶基因的生物信息学分析

MicroRNAs(miRNAs)是一类长度约为22nt的内源性非编码RNA,通过与靶基因转录本互补结合调控基因的表达。近年来,研究发现miRNA与癌症发生密切相关,miRNA可以直接充当癌基因或者抑癌基因而影响肿瘤的发生和生长。为更进一步揭示癌症相关miRNA的特征及靶基因的功能,文章通过数据库搜索及文献检索,在人类基因组中发现了475个癌症相关miRNA,系统地比较了癌症相关miRNA与非癌症miRNA以及基因内和基因间区癌症相关miRNA在保守性、SNP位点分布、癌谱及转录调控等特性。研究发现,癌症相关miRNA比非癌症miRNA保守性要强,发生SNP概率比较低,同时发现miRNA所涉及癌症数目与保守性成正相关。基因组定位分析发现,癌症相关miRNA比非癌症miRNA更倾向于成簇存在。进一步对宿主基因、癌症相关miRNA及作用的靶基因与癌症发生进行关联分析,发现一些非癌症miRNA的宿主基因倾向于被癌症miRNA作用。本研究结果为深入理解miRNA与癌症之间的关系,以及进一步为miRNA作为癌症诊断指示物提供理论依据。     

基于生物信息学分析的肝癌核心基因的筛选及验证

本研究基于GEO数据库,选取由慢性乙型肝炎诱导的肝细胞癌芯片数据GSE121248为研究对象,利用GEO2R软件分析数据,筛选出差异表达基因,利用DAVID数据库进行GO分析和KEGG pathway富集分析.利用STRING数据库构建PPI网络,分析筛选核心基因.利用GEPIA对核心基因的表达进行验证,Kaplan ...     

红曲霉繁殖相关wetM基因的克隆与生物信息学分析

红曲霉(Monascus spp.)是一类次级代谢产物极为丰富的食药用丝状真菌,其繁殖能力是大规模工业化生产的前提.以实验室保藏紫色红曲霉(Monascus purpureus)Mp-21为研究对象,通过高通量转录组(RNA-Seq)测序获得菌株转录本数据后进行注释分析,首次克隆出红曲霉繁殖相关wetM基因并进行生物信...     

miR-449a在乳腺癌组织中的表达及生物信息学分析

探讨miR-449a在乳腺癌组织中的表达及其在乳腺癌发生发展过程中的作用。利用实时荧光定量PCR检测83例乳腺癌和癌旁组织中miR-449a的相对表达量,发现miR-449a在乳腺癌组织中的表达水平高于癌旁组织,并与肿瘤组织学级别、大小、雌激素受体状态和孕激素受体状态有关(P＜0.05)。miR-449a在三阴性乳腺癌中的表达水平显著低于管腔型。使用Kaplan-Meier Plotter数据库进行生存分析,结果显示在三阴性乳腺癌中miR-449a低表达组总生存率显著低于高表达组,而在管腔B型乳腺癌中miR-449a高表达组总生存率显著降低(P＜0.05)。利用ENCORI数据库预测得到靶基因186个,通过metascape数据库进行富集分析,发现其功能涉及间充质细胞分化、细胞迁移、内分泌抵抗、粘附连接、肌动蛋白细胞骨架调节以及NOTCH、TGF-β、Wnt、PI3K-Akt等介导的信号通路。通过string数据库进行蛋白互作网络分析,并使用Cytoscape软件筛选出由NOTCH1、JAG1和cyclin D1等蛋白构成的关键子网络。应用ENCORI数据库分析miR-449a与NOTCH途径靶基因的相关性,发现miR-449a与NOTCH1在乳腺癌组织中的表达呈负相关。本研究结果表明miR-449a在乳腺癌组织中的表达具有明显的异质性,可通过影响多种信号通路参与肿瘤发展过程,调控NOTCH信号通路可能是其在乳腺癌中的重要机制。     

SELL基因与蛋白质的生物信息学分析

[目的]分析SELL基因的基因表达情况、Cp G岛、启动子、转录因子结合位点;分析SELL蛋白的亚细胞定位、同源性、理化性质、信号肽和跨膜区域、蛋白质二三级结构及相互作用蛋白。[方法]利用Promoter2.0、MethPrime、Ali Baba2.1、Prot Param、Prot Scale、Clustal Omega、PSORTII、Signal P4.1、TMHMM、SWISS-MODEL、STRING等生物信息学软件对SELL进行系统分析。[结果]SELL基因至少含有1个启动子,启动子区不存在Cp G岛。SELL基因在人体多种正常组织中均有表达,在全血中表达最高。SELL蛋白是有信号肽由372个氨基酸组成的、有跨膜区域的亲水蛋白。主要定位于细胞质和细胞核,二级结构以随机卷曲为主。分析结果显示SELPLG、MADCAM1、CD34、CD44、PTPRC、CD69、CCR7、ITGAM、FOXP3、IL7R蛋白可能与SELL蛋白存在相互作用。[结论]对人SELL基因和编码蛋白进行生物信息学分析,获得了基因的特征及蛋白发挥的功能。     

肿瘤转移相关基因syntenin的融合表达及纯化

肿瘤相关基因syntenin在乳腺癌的转移和浸润过程中发挥重要作用。syntenin基因编码蛋白的C端有2个串联的PDZ(PDZ1和PDZ2)结构域,它们与该蛋白的功能密切相关。PDZ结构域存在于多种蛋白质中。用PCR方法扩增了syntenin全长、N端（ΔPDZ)、串联重复的PDZ(2PDZ)、PDZ1和PDZ2结构域编码序列,并将其以正确相位与pGEX-2T载体中的GST序列编码融合,构建成重组质粒pGST-syntenin、pGST-ΔPDZ、pGST-2PDZ、pGST-PDZ1和pGST-PDZ2。将这些重组质粒分别转化E．coli DH50α后,分别表达了相应的GST融合蛋白。Westem blot检测结果表明,2种融合蛋白均能与GST抗体反应。表达的GST融合蛋白经谷胱甘肽-Sepharose 4B亲和层析获得了纯化的融合蛋白,为PDZ结构域及其相关蛋白功能研究提供了有用的材料。     

前列腺癌转移相关基因

前列腺癌的生物学特性具有多样性,其侵袭转移是导致病人死亡的主要原因。如何准确判断哪些肿瘤将发生转移是研究的重要课题,目前仍缺乏特异性的标记物来协助判断。近年,随着研究的深入,不断发现一些新基因与前列腺癌转移有明显的相关性。有证据表明前列腺癌由非转移表型向转移表型演进过程中,一些转移促进基因参与了此过程,同时转移抑制基因功能的丢失是另一个重要的方面。     

使用线性微分方程构建初步的乳腺癌转移相关基因网络模型

随着基因芯片的技术的推广,越来越多的表达数据需要被处理和分析．利用这些表达数据提取基因调控矩阵从而构建基因网络是一个重要的问题．通过线性微分方程模型可以初步构建基因网络,了解网络结构,提取最显著的信息．然而由于分子生物学的条件限制或者数据来源的限制,导致实验数据不充分,使方程组无解．本文使用三次样条方法,对26例临床、病理资料完备的具有淋巴结转移的乳腺癌基因表达数据进行插值处理,使表达数据满秩,从而使用最小二乘法解出加权矩阵,构建初步的表达基因调控网络．通过对构建的基因网络的初步分析表明:乳腺癌转移的形成是由多基因异常引起多条传导通路异常,致使细胞恶性转化的结果,这与生物学上公认的看法是相一致的．因此,利用此线性模型方法对基因表达谱进行分析兵有一定可行性,在认识乳腺癌转移机制,乳腺癌诊断和治疗方面具有一定的理论和应用价值．     

间充质干细胞恶性转化相关关键基因的生物信息学分析

筛选间充质干细胞发生恶性转化相关的关键基因,可为进一步的相关性研究提供参考和依据。研究首先基于文献挖掘的方法,从已公开发表的研究中统计出间充质干细胞发生恶性转化的相关基因,随后运用生物信息学方法对上述基因进行分析,同时用在线软件构建基因所表达蛋白质的相互作用网络,并将相应网络进一步可视化处理,计算网络及各个节点的拓扑特性。结果显示,近年内的文献共涉及187个基因或其表达产物,有1 253种GO分类,KEGG通路分析显示,主要参与信号转导通路、细胞粘附、周期调节等;此外,共筛选出关键节点21个。生物信息学筛选的关键基因可用于提示间充质干细胞可能发生恶性转化的趋向,也有助于分析间充质干细胞恶性转化的可能机制。     

乳腺癌发生的特征基因筛选及模式识别

本文选取癌症基因组图谱数据库的乳腺癌样本作为数据集,在全基因组的水平上研究乳腺癌病人从正常到发病Ⅰ期基因表达的变化,寻找与乳腺癌发病密切相关的特征基因,建立乳腺癌发生的模式识别分类方法,为乳腺癌预防及早期诊断提供理论支持.研究中,综合利用相关性、t检验、置信区间等统计学方法,建立乳腺癌发生特征基因筛选方法,获得与乳腺癌发生具有显著性差异的特征基因336个.通过机器学习方法建模,得到的分类准确率能达到98%以上,与之前乳腺癌相关的研究相比,准确率更高.同时采用KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)通路分析得到与基因显著相关(P0.05)的通路有8个,GO(gene ontology)基因功能富集分析显示与基因显著相关(P0.05)的功能有18个.最后对映射在8个通路中的一部分基因进行简要功能分析,说明了其在调控水平上的密切关系,表明识别的特征基因在乳腺癌的发生过程中有重要的作用,这对了解乳腺癌发病机理以及乳腺癌的早期诊断非常重要.     

Integrated Genomic and Epigenomic Analysis of Breast Cancer Brain Metastasis

The brain is a common site of metastatic disease in patients with breast cancer, which has few therapeutic options and dismal outcomes. The purpose of our study was to identify common and rare events that underlie breast cancer brain metastasis. We performed deep genomic profiling, which integrated gene copy number, gene expression and DNA methylation datasets on a collection of breast brain metastases. We identified frequent large chromosomal gains in 1q, 5p, 8q, 11q, and 20q and frequent broad-level deletions involving 8p, 17p, 21p and Xq. Frequently amplified and overexpressed genes included ATAD2, BRAF, DERL1, DNMTRB and NEK2A. The ATM, CRYAB and HSPB2 genes were commonly deleted and underexpressed. Knowledge mining revealed enrichment in cell cycle and G2/M transition pathways, which contained AURKA, AURKB and FOXM1. Using the PAM50 breast cancer intrinsic classifier, Luminal B, Her2+/ER negative, and basal-like tumors were identified as the most commonly represented breast cancer subtypes in our brain metastasis cohort. While overall methylation levels were increased in breast cancer brain metastasis, basal-like brain metastases were associated with significantly lower levels of methylation. Integrating DNA methylation data with gene expression revealed defects in cell migration and adhesion due to hypermethylation and downregulation of PENK, EDN3, and ITGAM. Hypomethylation and upregulation of KRT8 likely affects adhesion and permeability. Genomic and epigenomic profiling of breast brain metastasis has provided insight into the somatic events underlying this disease, which have potential in forming the basis of future therapeutic strategies.     

Molecular Characteristics and Metastasis Predictor Genes of Triple-Negative Breast Cancer: A Clinical Study of Triple-Negative Breast Carcinomas

Background

Triple-negative breast cancer is a subtype of breast cancer with aggressive tumor behavior and distinct disease etiology. Due to the lack of an effective targeted medicine, treatment options for triple-negative breast cancer are few and recurrence rates are high. Although various multi-gene prognostic markers have been proposed for the prediction of breast cancer outcome, most of them were proven clinically useful only for estrogen receptor-positive breast cancers. Reliable identification of triple-negative patients with a favorable prognosis is not yet possible.

Methodology/Principal Findings

Clinicopathological information and microarray data from 157 invasive breast carcinomas were collected at National Taiwan University Hospital from 1995 to 2008. Gene expression data of 51 triple-negative and 106 luminal breast cancers were generated by oligonucleotide microarrays. Hierarchical clustering analysis revealed that the majority (94%) of triple-negative breast cancers were tightly clustered together carrying strong basal-like characteristics. A 45-gene prognostic signature giving 98% predictive accuracy in distant recurrence of our triple-negative patients was determined using the receiver operating characteristic analysis and leave-one-out cross validation. External validation of the prognostic signature in an independent microarray dataset of 59 early-stage triple-negative patients also obtained statistical significance (hazard ratio 2.29, 95% confidence interval (CI) 1.04–5.06, Cox P = 0.04), outperforming five other published breast cancer prognostic signatures. The 45-gene signature identified in this study revealed that TGF-β signaling of immune/inflammatory regulation may play an important role in distant metastatic invasion of triple-negative breast cancer.

Conclusions/Significance

Gene expression data and recurrence information of triple-negative breast cancer were collected and analyzed in this study. A novel set of 45-gene signature was found to be statistically predictive in disease recurrence of triple-negative breast cancer. The 45-gene signature, if further validated, may be a clinically useful tool in risk assessment of distant recurrence for early-stage triple-negative patients.     

甘薯4-香豆酸辅酶A连接酶基因的生物信息学鉴定和表达分析

4-香豆酸辅酶A连接酶(4-coumarate:CoA ligase, 4CL)在苯丙烷类代谢途径中具有重要调控作用。该研究利用转录组数据在甘薯品种QS48中鉴定了11个4CL基因,并将这些基因命名为Ib4CL1～Ib4CL11。序列比对和功能域分析发现, 11个Ib4CL蛋白均具有典型的4CL结构特征,包含保守的BoxⅠ和BoxⅡ的结构域。进化和保守基序分析显示,Ib4CL1和Ib4CL2属于Ⅰ类4CL,Ib4CL3属于Ⅱ类4CL,而Ib4CL4～Ib4CL11属于4CL类似蛋白。转录组数据和荧光定量PCR分析显示,Ib4CL3和Ib4CL10在甘薯QS48的叶中转录表达水平显著高于茎和块根,与绿原酸的积累呈正相关关系;Ib4CL4和Ib4CL8在嫩叶中表达较高,与花青素的积累密切相关。研究结果为进一步揭示甘薯4CL基因在苯丙烷类代谢途径中的功能奠定了基础。     

乳腺癌患者预后的相关因素分析

目的:探讨影响乳腺癌患者预后的相关因素。方法:回顾性分析2008年1月~2009年2月我院收治的81例乳腺癌患者的临床、病理及随访资料。结果:所有患者均手术治疗并经病理证实,年龄45岁以上的乳腺癌患者的五年生存率为82.6%,显著高于45岁及其以下者(45.7%,P0.05);肿瘤直径为3 cm及其以下的乳腺癌患者的五年生存率为81.5%,显著高于肿瘤直径为3 cm以上者(40.7%,P0.05);无淋巴结转移的乳腺癌患者五年生存率明显高于有淋巴结转移的乳腺癌患者(P0.05);I期、II期、Ⅲ期、Ⅳ期的乳腺癌患者五年生存率分别为93.8%、73.0%、52.9%、0%,不同临床分期的乳腺癌患者的五年生存率比较差异均有统计学意义(P0.05)。结论:乳腺癌的治疗以手术为主,年龄、肿瘤大小、淋巴结转移、临床分期与患者的预后密切相关。