今天繼續(xù)給大家分享2020年11月4日在3區(qū)《DNA and Cell Biology》（IF=3.191）刊登的一篇生信分析在肝癌研究應(yīng)用的文章，文章標(biāo)題：Bioinformatic Analysis to Identify a Multi-mRNA Signature for the Prediction of Metastasis in Hepatocellular Carcinoma

研究背景

肝細(xì)胞性肝癌HCC是肝癌的主要組織學(xué)亞型，占原發(fā)性肝癌的90%，是全世界癌癥相關(guān)死亡率的第三大常見(jiàn)原因。遺傳、表觀遺傳改變、慢性乙型肝炎、丙型肝炎病毒感染、黃曲霉毒素暴露、吸煙、肥胖和糖尿病等是肝癌的主要危險(xiǎn)因素。肝癌預(yù)后差的原因是復(fù)發(fā)率和轉(zhuǎn)移率高。所以這篇論文的作者采用了生信分析方法構(gòu)建一個(gè)分子模型以篩選出更準(zhǔn)確預(yù)測(cè)HCC患者的腫瘤轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)。

給大家看一幅早期HCC的真實(shí)照片

A&D：MRI的照片；B：超聲照片；C：CT照片

Holzwanger DJ, Madoff DC. Role of interventional radiology in the management of hepatocellular carcinoma: current status. Chin Clin Oncol. 2018 Oct;7(5):49. doi: 10.21037/cco.2018.07.04. Epub 2018 Aug 7.

HCC的臨床分期

數(shù)據(jù)來(lái)源

1.GEO數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取包含1035個(gè)患者的GSE14520、GSE54236、GSE36376三個(gè)數(shù)據(jù)集。

2.選取GSE85680數(shù)據(jù)集分析血清外泌體的基因表達(dá)情況。

3.選取GSE36076數(shù)據(jù)集分析外周血單核細(xì)胞的基因表達(dá)情況。

研究思路

1.從公開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取HCC相關(guān)的數(shù)據(jù)集，準(zhǔn)備做數(shù)據(jù)分析。

2.做差異表達(dá)分析和基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析

3.做LASSO Cox回歸模型

4.風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分模型的驗(yàn)證

5.hubgene的功能富集分析和蛋白互作網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

6.用SPSS軟件做統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，P值小于0.05則具有顯著性差異。

研究結(jié)果

1.鑒定轉(zhuǎn)移性HCC相關(guān)的DEGs

作者用了GER2R網(wǎng)絡(luò)工具從GSE14520、GSE54236、GSE36376數(shù)據(jù)集鑒定DEGs。接著用WGCNA方法對(duì)GSE14520進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)共有8個(gè)基因模塊明顯地跟轉(zhuǎn)移性HCC有相關(guān)性。最后把245個(gè)上調(diào)基因和97個(gè)下調(diào)基因鑒定出來(lái)并做進(jìn)一步分析鑒定。

2.構(gòu)建轉(zhuǎn)移性HCC的mRNA分子識(shí)別標(biāo)志

作者用那342個(gè)具有相似生物學(xué)作用的DEGs從GSE14520數(shù)據(jù)集中構(gòu)建出能有效預(yù)測(cè)HCC metastasis的mRNA signatures。作者把221個(gè)患者的基因分類為高表達(dá)和低表達(dá)。P<0.25和AUC>0.55范圍內(nèi)選出候選mRNA并構(gòu)建LASSO的Cox模型。分析的基因包括糖蛋白GYG1、TNF受體超家族成員TNFRSF21等等。

3. 27個(gè)mRNA signature的GSEA和PPI網(wǎng)絡(luò)

為了鑒定27個(gè)mRNA signature的生物學(xué)功能，作者進(jìn)行基因富集分析。大多數(shù)基因參與外泌體和有膜的細(xì)胞器的形成以及參與代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)和氧化還原反應(yīng)，也跟HCC metastasis

過(guò)程有著密切關(guān)系。接下來(lái)，作者用STRING數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò)，分析27個(gè)mRNA標(biāo)志分子的潛在關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)每個(gè)標(biāo)志分子都緊密相連著，它們都位于關(guān)鍵的節(jié)上。當(dāng)中三個(gè)基因SOX4、SLC25A20、TNFRSF21在外周血單核細(xì)胞中差異表達(dá)。

文章的主要亮點(diǎn)

-作者自己構(gòu)建了綜合性多個(gè)mRNA識(shí)別標(biāo)志作為預(yù)測(cè)早期轉(zhuǎn)移性HCC的模型。

-作者他們分析的27個(gè)mRNA基因，發(fā)現(xiàn)全部都富集在外泌體、膜界細(xì)胞器和電子載體，還參與到轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝生物學(xué)過(guò)程中。

-作者用WGCNA和LASSO方法篩選出的基因都參與了腫瘤形成過(guò)程，跟HCC轉(zhuǎn)移有關(guān)。

文章的不足之處

--文章中的基因轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)只是用RNA測(cè)序完成的，而非定量RT-PCR。因?yàn)镽NA測(cè)序不需要用內(nèi)參基因。

--文章的數(shù)據(jù)都是來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)上公開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)，有些關(guān)鍵的臨床病理特征是找不到的，這可能限制了mRNA識(shí)別標(biāo)志的應(yīng)用。

--這篇研究論文也沒(méi)有用臨床樣本做過(guò)驗(yàn)證。所以在下一步研究需要用臨床樣本以能確認(rèn)這些分子標(biāo)志具有預(yù)測(cè)HCC轉(zhuǎn)移的價(jià)值。

文章的研究結(jié)論

總體而言，文章作者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建出一個(gè)能預(yù)測(cè)HCC轉(zhuǎn)移的模型。另，這27個(gè)基因面板可以用于尋找共調(diào)控miRNA網(wǎng)絡(luò)以及預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)移性HCC的分子標(biāo)志物。因此作者這項(xiàng)研究能在臨床上進(jìn)一步幫助改進(jìn)高轉(zhuǎn)移性HCC患者的個(gè)性化治療策略。

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