GEO芯片篩選非小細胞肺癌差異表達基因及與預后的關系

王榮　謝麗秋　韋家柱　韋穎　陸安　彭業鳳　王俊利

【摘要】 目的 篩選非小細胞肺癌（NSCLC）的關鍵基因，探索其與發病關系。

方法 從開放基因芯片數據庫（GEO）檢索有關非小細胞肺癌表達的數據，利用GEO2R方法篩選存在表達差異的基因，分析關鍵基因和非小細胞肺癌預后的關系。

結果 共選入3套非小細胞肺癌基因芯片數據，選出有交集且未報道的差異表達基因4個，其中ADCY4基因與非小細胞肺癌預后有關。

結論 利用生物信息學技術能有效篩選出目標基因，ADCY4基因或許為非小細胞肺癌新的目標研究分子， 并可為進一步研究提供依據。

【關鍵詞】 非小細胞肺癌;GEO芯片;生物信息學

中圖分類號：R734.2 文獻標志碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2019.11.002

Differential expression of non-small cell lung cancer based on GEO chip and its relationship with prognosis

WANG Rong1，XIE Liqiu1，WEI Jiazhu1，WEI Ying1，LU An1，PENG Yefeng1，WANG Junli2

（1.Department of Laboratory of Affiliated Hospital，2.Reproductive Medicine Center of Affiliated Hospital，Youjiang Medical University for Nationalities，Baise 533000，China）

【Abstract】 Objective To screen the key genes of non-small cell lung cancer（NSCLC） and explore its relation to the cancer.

Methods The expression data of non-small cell lung cancer were searched from the opening GEO database.The differentially expressed genes were screened by GEO2R，and the genes related to the prognosis of non-small cell lung cancer were analyzed.

Results Four differentially expressed genes in three sets of non-small cell lung cancer gene chip datawere selected and ADCY4 gene was found to be related to the prognosis of non-small cell lung cancer.

Conclusion Bio-informatics can effectively screen the target genes，and ADCY4 gene may be a new target molecule for next research in non-small cell lung cancer.

【Key words】 non-small cell lung cancer;GEO chip;bio-informatics

肺癌是當今世界上發病最高的一種惡性腫瘤，其中約90%為非小細胞肺癌（Non-small cell lung cancer，NSCLC），包括肺鱗癌、肺腺癌和大細胞肺癌[1～2]。近年來，雖然有許多新的治療方式被運用于NSCLC，但被臨床確診時多處于疾病中晚期，其預后仍不容樂觀。因此，從分子水平開展關于NSCLC發生及發展的機制研究，將有助于尋找到新的靶點，推動發展新的診斷手段和治療方法，對改善患者的生存時間和生活質量具有重要意義。隨著信息技術的發展，利用基因芯片數據和生物信息學方法綜合分析與腫瘤有關基因和調控機制，既是腫瘤學基礎研究獲取有用信息的重要手段，也是當前研究的熱點[3]。

基因表達綜合數據庫（Gene Expression Omnibus，GEO）是美國國立生物技術信息中心（the National Center for Biotechnology Information，NCBI）中的一個開放性基因表達數據庫，具有豐富的基因組數據庫，也是作為腫瘤相關信息獲取資源庫之一[4～5]。本研究利用GEO數據庫中提供的NSCLC基因表達的芯片數據，采用生物信息學分析對該腫瘤的相關基因進行篩選，現報道如下。

1 材料與方法

1.1 材料來源

登錄GEO芯片數據庫（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/）下載NSCLC基因芯片數據。納入NSCLC患者組織與正常肺組織進行對照。

1.2 方法

采用GEO數據庫的GEO2R進行所選芯片的數據分析，篩選出具有表達差異的關鍵基因。其次，利用UALCAN（http：//ualcan.path.uab.edu/index.html）驗證所得基因表達差異情況。分析基因與臨床預后的相關性采用Kaplan-MeierPlotter（http：//kmplot.com/analysis/）數據庫。

2 結果

2.1 芯片數據

經生物信息學篩選，共得到7個有表達差異的基因。見圖1，表1。

2.2 表達差異驗證

待篩選出關鍵基因后，我們利用UALCAN在TCGA數據庫中再次進行驗證。最終，RTKN2 基因、SPOCK2 基因、RASIP1 基因和ADCY4基因在肺鱗癌、肺腺癌中同對照組相比均存在表達差異（P<0.05）。見圖2。

2.3 候選基因與非小細胞肺癌預后關系

在Kaplan-Meier Plotter數據庫，通過生物信息學分析發現在4個關鍵基因中，RTKN2基因、SPOCK2基因和RASIP1基因與非小細胞肺癌預后無關（P>0.05），ADCY4基因與非小細胞肺癌預后呈正相關（P<0.01）。見圖3。

3 討論

GEO數據庫屬于美國國立衛生研究院的生物技術信息中心，是當前最大、最全面的一個公共基因表達數據庫，這為腫瘤的分子水平研究提供了新的平臺。本研究基于GEO中的非小細胞肺癌基因表達芯片數據，采用生物信息學進行非小細胞肺癌相關基因篩選。共獲得7個差異表達基因，隨后對尚未見與非小細胞肺癌關系的文獻報道的4個基因（RTKN2、SPOCK2、RASIP1和ADCY4）進行分析。我們的研究結果表明，RTKN2、SPOCK2、RASIP1 和ADCY4基因在腫瘤組織和正常組織中表達存在明顯差異，重要的是ADCY4基因表達還和非小細胞肺癌的生存有關。

目前，已有文獻報道RTKN2基因和部分腫瘤之間的關系。在HCC細胞、HepG2細胞和BEL 7404細胞中的RTKN2受到RNAi干擾導致明顯抑制細胞增殖和細胞周期進展。RTKN2沉默顯著降低細胞周期相關蛋白、增殖細胞核抗原和細胞周期蛋白依賴性激酶1水平。此外，還發現HCC細胞中RTKN2下調顯著誘導細胞凋亡，同時顯著抑制細胞侵襲。這表明RTKN2可以作為癌基因，抑制RTKN2可能作為原發性肝癌靶向治療的一種新策略[6]。檢測發現膀胱癌組織中RTKN2表達水平明顯高于正常膀胱組織。沉默RTKN2可抑制細胞增殖，阻滯細胞周期。此外，RTKN2基因敲除導致細胞凋亡，抑制細胞侵襲。這些結果提示RTKN2參與了膀胱癌的發生和發展[7]。在卵巢癌中，miR-181與RTKN2表達也有相關性，上調miR-181可抑制RTKN2表達[8]。在SW480和HCT116細胞中，RTKN2蛋白表達水平顯著高于HEC細胞。敲除RTKN2可抑制細胞增殖和細胞周期進程，降低PCDA、CyclinD1和c-Myc細胞周期相關蛋白的表達水平。RTKN2沉默抑制wnt/β-catenin信號通路對結腸癌細胞增殖的抑制作用。這些結果表明RTKN2參與了腫瘤的發生[9]。在子宮內膜癌中，癌組織中SPOCK2蛋白的表達明顯低于正常子宮內膜組織，SPOCK2蛋白的缺乏與遠處轉移和肌層浸潤有關。HEC-1A和ishikawa細胞中SPOCK2上調抑制細胞的增殖、侵襲、黏附和凋亡。SPOCK2上調可抑制MT1-MMP和MMP2的表達及MMP2活化。數據表明SPOCK2通過調節癌細胞的生物學行為參與其進展，這部分是通過調節MT1-MMP和MMP2的蛋白表達和激活MMP2發揮作用[10]。與良性前列腺增生相比，前列腺癌組織中SPOCK2基因mRNA水平顯著降低。SPOCK2的上調抑制了Du145細胞和LNCaP細胞的侵襲和遷移，抑制MT1-MMP和MMP2的表達，抑制Du145和LNCaP細胞的MMP2活化[11]。然而，關于ADCY4基因與腫瘤的相關性研究罕見。通過PPI網絡構建結果表明，在肝癌中的KDR、VEGFC、FLT1、CDH5和ADCY4可能成為EDNRB相關基因的核心基因[12]。當前，我們發現ADCY4和NSCLC預后有關。該基因在腫瘤組織中呈高低表達，低表達比高表達預后更差。獲得這個新基因將對非小細胞肺癌病理機制研究有重要意義。

本研究利用GEO芯片數據庫和Kaplan-Meier Plotters數據庫探討了RTKN2、SPOCK2、RASIP1和ADCY4基因在NSCLC中的表達和預后情況，通過再分析獲得ADCY4和NSCLC可能存在關系，此基礎將為ADCY4在NSCLC發生發展中的作用機制提供依據，也可為利用GEO數據庫挖掘腫瘤基因學數據提供參考。

參 考 文 獻

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（收稿日期：2019-08-29 修回日期：2019-10-10）

（編輯：王琳葵 梁明佩）

基金項目：國家自然科學基金（81560461）

作者簡介：王榮，男，碩士，研究方向：免疫學和腫瘤學。E-mail： rongwang50@163.com

通信作者：王俊利。E-mail： baisewangjunli@163.com

[本文引用格式]王榮，謝麗秋，韋家柱，等.燈盞細辛注射液聯合神經節苷脂對腦梗死患者神經功能及血液流變學的影響[J].右江醫學，2019，47（11）：806-809.