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【6h】

膀胱癌分子分型和分子网络的系统生物学研究

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摘要

在手术前对非浸润性和浸润性膀胱尿路上皮癌进行准确的区分对于制定正确的治疗方案至关重要；然而,目前临床尚缺乏有效的鉴别诊断方法。本研究利用微阵列比较基因组杂交(array comparative genome hybridization,array CGH)技术研究膀胱癌的基因组DNA拷贝数变化,旨在获得膀胱癌特征性DNA拷贝数变异谱型,通过构建分子模型来对非浸润性和浸润性膀胱癌进行分子分型。在获得膀胱癌的基因组DNA拷贝数变异谱型的基础上,对同一组膀胱癌组织样品进行mRNA表达谱和miRNA表达谱的并行分析,从这三组分析数据中挖掘三种分子层面的相关性改变,构建分子网络并初步探讨其在膀胱癌发生发展中的意义。
　　 本课题第一部分工作是应用Agilent公司的4x44K array CGH芯片分析了45例膀胱癌组织基因组DNA。结果显示,染色体变化主要发生在1p、1q、2q、4q、5q、6q、8p、8q、9p、9q、10q、11p、11q、13q、14q、17p、20q等染色体臂。将这批数据与本实验室前期工作中的膀胱癌1×44K array CGH芯片数据整合,运用R Prolject分析软件,从共计65例膀胱癌(非浸润性膀胱癌29例,浸润性膀胱癌36例)的array CGH数据中鉴定出一组在膀胱癌基因组中有较高频率拷贝数变异的染色体区域,并且得到29个在Ta-T3期膀胱癌组间有显著差异的DNA拷贝数变异片段(p<0.05)。采用回归分割决策树的方法,构建了一个由5个DNA片段(分别定位于染色体1p36.13、1q32.1、5q11.2、9q21.31-q21.33和9q33.2)组成的树状模型,该模型对非浸润性膀胱癌和浸润性膀胱癌的分型准确率达90.8％。随后用leave one out算法对上述29个差异片段进行交叉验证。用real-timePCR的方法分别在array CGH分析所用起始膀胱癌样本(57例)和独立样本组织(49例)中验证了分子分型模型中包含的9个基因(A14 P103301、FAM131C、CHIT1、CDC20B、RASEF、RMI1、DAPK1、TRAF1和C5)的拷贝数变异情况,从而明确了array CGH结果的可靠性,以及分型模型的可行性。
　　 本课题第二部分工作应用Agilent公司mRNA表达谱芯片和miRNA表达谱芯片分别对35例和32例膀胱癌组织进行了分析。结果显示,非浸润性和浸润性膀胱癌的mRNA表达谱之间存在772个差异表达基因,GO注释发现这些差异表达基因均与细胞外基质有关；非浸润性和浸润性膀胱癌的miRNA表达谱之间存在146个差异表达的miRNA,对差异最显著的5个miRNA进行靶基因预测,并对这些靶基因进行GO分析,发现靶基因主要与代谢相关。本研究中有30例膀胱癌样品并行完成了array CGH芯片、mRNA表达谱和miRNA表达谱芯片分析。通过WGCNA(Weighted correlation network analysis)算法鉴定出11个与肿瘤浸润程度相关的“基因模块”(module),基于GSEA(Gene Set Enrichment Analysis)方法得到信息以及eQTL(expression Quantitative Trait Locus)分析方法研究膀胱癌基因组DNA拷贝数变异与转录组改变之间的关系,针对每个module构建整合有DNA、mRNA、miRNA三个层面信息的分子网络,并初步探讨其内在的生物学意义。
　　 本研究结果表明,非浸润性和浸润性膀胱癌基因组DNA拷贝数的改变确实存在差异,据此通过生物信息学方法构建的分子模型能够比较准确地区分两型膀胱癌,并且在独立样本中得到了证实。而运用系统生物学方法构建的与膀胱癌浸润程度相关的分子网络,则为深入研究膀胱癌的发生发展机制提供了大量信息和宝贵的线索。

著录项

  • 作者

    郑阳;

  • 作者单位

    北京协和医学院;

    中国医学科学院;

    清华大学医学部;

    北京协和医学院(中国医学科学院);

  • 授予单位 北京协和医学院;中国医学科学院;清华大学医学部;北京协和医学院(中国医学科学院);
  • 学科 肿瘤学;基础
  • 授予学位 博士
  • 导师姓名 高燕宁;
  • 年度 2011
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 膀胱肿瘤;
  • 关键词

    膀胱癌; 分子分型; 分子网络; 整合分析; 系统生物学;

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