基于生物信息学卵巢癌预后相关趋化因子挖掘及风险模型构建

来源 :昆明医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bear139
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[目的]通过生物信息学的方法分析、挖掘卵巢癌预后相关趋化因子,构建多基因预后相关预测模型,探究趋化因子在卵巢癌预后中的意义,为卵巢癌防治方案的优化提供新的参考。[方法]首先从癌症基因组图谱(TCGA)和基因型组织表达(GTEx)公共数据库中下载卵巢癌组织样本和正常卵巢组织样本的转录组数据及临床数据进行主成分分析,并使用R语言Bioconductor中的limma包,进行卵巢癌组织和正常卵巢组织差异表达基因的筛选,应用pheatmap包、ClusterProfiler包绘制差异基因聚类热图和GO富集分析。接着使用R语言的intersect函数挖掘差异表达基因中具有差异表达的趋化因子,并使用survfit函数进行Kaplan-Meier(K-M)生存分析筛选预后相关的差异表达的趋化因子,再将得到的趋化因子用于构建Cox模型并优化,使用模型利用中位值将卵巢癌样本分为高低风险组,应用分组及ROC曲线验证Cox模型的有效性。最后使用CIBERSORT算法分析卵巢癌免疫细胞比例并比较卵巢癌高低风险组各类型免疫细胞占比,结合R语言rcorr函数对模型中的趋化因子进行免疫细胞相关性分析。[结果]1.R软件limma包分析卵巢癌与正常卵巢组织样本中的基因表达水平,发现卵巢癌与正常卵巢组织样本间共有6813个差异表达基因,其中上调基因3085个,下调基因3728个。2.R语言ClusterProfiler对6813个差异表达基因进行GO分析,GO分析包括了生物过程(Biological processes,BP)、细胞成分(Cellular components,CC)及分子功能(Molecular functions,MF)三个方面。BP相关的内容有细胞外基质组织、细胞外组织、细胞黏附、细胞粘性等;CC相关有胶原蛋白细胞外基质、细胞连接等;MF相关的是细胞外基质结构、糖胺聚糖结合、肌动蛋白结合等。3.应用R语言的intersect函数挖掘卵巢癌中差异表达的趋化因子发现共有差异表达趋化因子 27 个,分别为 CCL2,CCL3,CCL4,CCL5,CCL7,CCL8,CCL11,CCL14,CCL20,CCL21,CCL25,CCL26,CCL27,CCL28,CXCL1,CXCL5,CXCL6,CXCL8,CXCL9,CXCL10,CXCL11,CXCL12,XCL13,CXCL14,CXCL16,CXCL17,XCL2。4.单因素Cox和Kaplan-Meier Plotter生存分析与卵巢癌预后相关的趋化因子,发现共有6个与卵巢癌生存预后相关的趋化因子,分别是CCL25,CXCL13,CCL8,CXCL9,CXCL11,CXCL10(P<0.05),其表达水平越高,预后越好。5.卵巢癌预后相关差异表达趋化因子CCL25,CXCL13,CCL8,CXCL9,CXCL11,CXCL10纳入多因素分析中构建卵巢癌风险模型,发现CXCL10、CXCL11、CXCL13和CCL25等4个趋化因子最终参与模型建立。利用模型将卵巢癌患者分为高风险危组和低风险危组,高风险组患者4个趋化因子表达水平、总体生存率显著低于低风险组(P<0.05)。6.应用受试者操作特征(ROC)曲线验证该风险模型的准确性,发现1年、3年及5年ROC曲线下面积分别为0.563、0.617、0.653,说明该模型具有较好的预测功能。7.利用CIBERSORT算法计算卵巢癌高风险组、低风险组患者22种免疫浸润细胞比例,并分析卵巢癌组织中CXCL10、CXCL11、CXCL13、CCL25与各类型免疫细胞的相关性。发现,与低风险组卵巢癌患者相比,高风险组的卵巢癌患者组织中单核细胞,树突状细胞和中性粒细胞数量显著增多。卵巢癌预后模型中的四种趋化因子CXCL10、CXCL11、CXCL13、CCL25与M1型巨噬细胞均呈正相关,相关性系数分别为:0.558、0.581、0.469、0.539,P值分别为:2.04E-06、5.25E-05、4.47E-08、0.045,CCL25与M2型巨噬细胞呈负相关,相关性系数为:-0.438,P=0.00045。CXCL13与成熟的树突状细胞呈负相关,相关性系数为-0.428,P=2.23E-05,CCL25、CXCL13与中性粒细胞呈负相关,相关性系数分别为:-0.358、-0.381,P=0.016、P=0.014。[结论]1.本研究筛选出卵巢癌差异表达基因6813个,并对差异表达基因进行GO功能注释与通路分析,可为卵巢癌的研究提供理论基础。2.挖掘出卵巢癌差异表达趋化因子27个,预后相关差异表达趋化因子6个,筛选出参与构建风险模型的趋化因子4个,应用该4个趋化因子构建了卵巢癌预后风险评估模型,同时对该模型的预测价值进行了评估,该模型具有较好的预测功能。3.高风险组的卵巢癌患者组织中单核细胞,树突状细胞和中性粒细胞数量等免疫浸润细胞显著增多,CXCL10、CXCL11、CXCL13和CCL25与卵巢癌组织中免疫浸润细胞具有相关性,趋化因子可能通过免疫浸润细胞影响卵巢癌发生、发展,影响患者预后。
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