GEO芯片筛选非小细胞肺癌差异表达基因及与预后的关系

王荣　谢丽秋　韦家柱　韦颖　陆安　彭业凤　王俊利

【摘要】 目的 筛选非小细胞肺癌（NSCLC）的关键基因，探索其与发病关系。

方法 从开放基因芯片数据库（GEO）检索有关非小细胞肺癌表达的数据，利用GEO2R方法筛选存在表达差异的基因，分析关键基因和非小细胞肺癌预后的关系。

结果 共选入3套非小细胞肺癌基因芯片数据，选出有交集且未报道的差异表达基因4个，其中ADCY4基因与非小细胞肺癌预后有关。

结论 利用生物信息学技术能有效筛选出目标基因，ADCY4基因或许为非小细胞肺癌新的目标研究分子， 并可为进一步研究提供依据。

【关键词】 非小细胞肺癌;GEO芯片;生物信息学

中图分类号：R734.2 文献标志码：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

肺癌是當今世界上发病最高的一种恶性肿瘤，其中约90%为非小细胞肺癌（Non-small cell lung cancer，NSCLC），包括肺鳞癌、肺腺癌和大细胞肺癌[1～2]。近年来，虽然有许多新的治疗方式被运用于NSCLC，但被临床确诊时多处于疾病中晚期，其预后仍不容乐观。因此，从分子水平开展关于NSCLC发生及发展的机制研究，将有助于寻找到新的靶点，推动发展新的诊断手段和治疗方法，对改善患者的生存时间和生活质量具有重要意义。随着信息技术的发展，利用基因芯片数据和生物信息学方法综合分析与肿瘤有关基因和调控机制，既是肿瘤学基础研究获取有用信息的重要手段，也是当前研究的热点[3]。

基因表达综合数据库（Gene Expression Omnibus，GEO）是美国国立生物技术信息中心（the National Center for Biotechnology Information，NCBI）中的一个开放性基因表达数据库，具有丰富的基因组数据库，也是作为肿瘤相关信息获取资源库之一[4～5]。本研究利用GEO数据库中提供的NSCLC基因表达的芯片数据，采用生物信息学分析对该肿瘤的相关基因进行筛选，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 材料来源

登录GEO芯片数据库（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/）下载NSCLC基因芯片数据。纳入NSCLC患者组织与正常肺组织进行对照。

1.2 方法

采用GEO数据库的GEO2R进行所选芯片的数据分析，筛选出具有表达差异的关键基因。其次，利用UALCAN（http：//ualcan.path.uab.edu/index.html）验证所得基因表达差异情况。分析基因与临床预后的相关性采用Kaplan-MeierPlotter（http：//kmplot.com/analysis/）数据库。

2 结果

2.1 芯片数据

经生物信息学筛选，共得到7个有表达差异的基因。见图1，表1。

2.2 表达差异验证

待筛选出关键基因后，我们利用UALCAN在TCGA数据库中再次进行验证。最终，RTKN2 基因、SPOCK2 基因、RASIP1 基因和ADCY4基因在肺鳞癌、肺腺癌中同对照组相比均存在表达差异（P<0.05）。见图2。

2.3 候选基因与非小细胞肺癌预后关系

在Kaplan-Meier Plotter数据库，通过生物信息学分析发现在4个关键基因中，RTKN2基因、SPOCK2基因和RASIP1基因与非小细胞肺癌预后无关（P>0.05），ADCY4基因与非小细胞肺癌预后呈正相关（P<0.01）。见图3。

3 讨论

GEO数据库属于美国国立卫生研究院的生物技术信息中心，是当前最大、最全面的一个公共基因表达数据库，这为肿瘤的分子水平研究提供了新的平台。本研究基于GEO中的非小细胞肺癌基因表达芯片数据，采用生物信息学进行非小细胞肺癌相关基因筛选。共获得7个差异表达基因，随后对尚未见与非小细胞肺癌關系的文献报道的4个基因（RTKN2、SPOCK2、RASIP1和ADCY4）进行分析。我们的研究结果表明，RTKN2、SPOCK2、RASIP1 和ADCY4基因在肿瘤组织和正常组织中表达存在明显差异，重要的是ADCY4基因表达还和非小细胞肺癌的生存有关。

目前，已有文献报道RTKN2基因和部分肿瘤之间的关系。在HCC细胞、HepG2细胞和BEL 7404细胞中的RTKN2受到RNAi干扰导致明显抑制细胞增殖和细胞周期进展。RTKN2沉默显著降低细胞周期相关蛋白、增殖细胞核抗原和细胞周期蛋白依赖性激酶1水平。此外，还发现HCC细胞中RTKN2下调显著诱导细胞凋亡，同时显著抑制细胞侵袭。这表明RTKN2可以作为癌基因，抑制RTKN2可能作为原发性肝癌靶向治疗的一种新策略[6]。检测发现膀胱癌组织中RTKN2表达水平明显高于正常膀胱组织。沉默RTKN2可抑制细胞增殖，阻滞细胞周期。此外，RTKN2基因敲除导致细胞凋亡，抑制细胞侵袭。这些结果提示RTKN2参与了膀胱癌的发生和发展[7]。在卵巢癌中，miR-181与RTKN2表达也有相关性，上调miR-181可抑制RTKN2表达[8]。在SW480和HCT116细胞中，RTKN2蛋白表达水平显著高于HEC细胞。敲除RTKN2可抑制细胞增殖和细胞周期进程，降低PCDA、CyclinD1和c-Myc细胞周期相关蛋白的表达水平。RTKN2沉默抑制wnt/β-catenin信号通路对结肠癌细胞增殖的抑制作用。这些结果表明RTKN2参与了肿瘤的发生[9]。在子宫内膜癌中，癌组织中SPOCK2蛋白的表达明显低于正常子宫内膜组织，SPOCK2蛋白的缺乏与远处转移和肌层浸润有关。HEC-1A和ishikawa细胞中SPOCK2上调抑制细胞的增殖、侵袭、黏附和凋亡。SPOCK2上调可抑制MT1-MMP和MMP2的表达及MMP2活化。数据表明SPOCK2通过调节癌细胞的生物学行为参与其进展，这部分是通过调节MT1-MMP和MMP2的蛋白表达和激活MMP2发挥作用[10]。与良性前列腺增生相比，前列腺癌组织中SPOCK2基因mRNA水平显著降低。SPOCK2的上调抑制了Du145细胞和LNCaP细胞的侵袭和迁移，抑制MT1-MMP和MMP2的表达，抑制Du145和LNCaP细胞的MMP2活化[11]。然而，关于ADCY4基因与肿瘤的相关性研究罕见。通过PPI网络构建结果表明，在肝癌中的KDR、VEGFC、FLT1、CDH5和ADCY4可能成为EDNRB相关基因的核心基因[12]。当前，我们发现ADCY4和NSCLC预后有关。该基因在肿瘤组织中呈高低表达，低表达比高表达预后更差。获得这个新基因将对非小细胞肺癌病理机制研究有重要意义。

本研究利用GEO芯片数据库和Kaplan-Meier Plotters数据库探讨了RTKN2、SPOCK2、RASIP1和ADCY4基因在NSCLC中的表达和预后情况，通过再分析获得ADCY4和NSCLC可能存在关系，此基础将为ADCY4在NSCLC发生发展中的作用机制提供依据，也可为利用GEO数据库挖掘肿瘤基因学数据提供参考。

参 考 文 献

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（收稿日期：2019-08-29 修回日期：2019-10-10）

（編辑：王琳葵 梁明佩）

基金项目：国家自然科学基金（81560461）

作者简介：王荣，男，硕士，研究方向：免疫学和肿瘤学。E-mail： rongwang50@163.com

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

[本文引用格式]王荣，谢丽秋，韦家柱，等.灯盏细辛注射液联合神经节苷脂对脑梗死患者神经功能及血液流变学的影响[J].右江医学，2019，47（11）：806-809.