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目的:加深理解子宫内膜异位症发病机制,挖掘参与内异症发生发展的关键信号通路和枢纽基因,从而为临床诊疗提供新的标志物和靶点。方法:从临床收集内异症患者在位内膜、异位内膜、外周血和非内异症患者在位内膜4种新鲜标本共计26例,提取DNA后行全外显子组测序,并对原始测序数据进行质控、比对、校正、注释以及筛选体细胞突变等处理。从基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)获取61例内异症患者在位内膜、异位内膜和非内异症患者在位内膜标本的基因表达谱芯片数据,并对原始表达谱数据进行过滤、补缺、标准化、对数化、注释以及消除批间差等处理。综合运用加权基因共表达网络分析、差异表达分析、富集分析、蛋白质互作网络分析、功能模块分析和子网络分析等多种生物信息学方法,对经过预处理的全外显子组测序数据和基因表达谱芯片数据进行深入挖掘,鉴定内异症相关关键信号通路和枢纽基因。结果:①在全外显子组测序部分,获得了高质量、高测序深度和高目标区域捕获效率的测序数据,并从中获取单核苷酸变异(Single nucleotide variant,SNV)和插入缺失(Insertion and deletion,Indel)的基因组区域分布、功能类型、致病性以及SNV突变频谱等信息,筛选出内异症患者在位内膜特异的突变基因258个,异位内膜特异的突变基因768个,主要富集到遗传信息传递、胚胎器官发育、癌症、凋亡以及自噬相关的信号通路,如mTOR信号通路。两组突变基因分别构建蛋白质互作网络,从中共鉴定出功能模块8个,POLR2D、PAXIP1和NCOA6等枢纽基因67个。②在基因表达谱芯片部分,首先通过加权基因共表达网络分析法,统一分析内异症患者在位内膜(Eutopic endometrium,Eu)、异位内膜(Ectopic endometrium,Ec)和非内异症患者在位内膜(Control,Ctrl)这3种组织标本的基因表达谱芯片数据,鉴定到2个与内异症显著正相关的模块paleturquoise(cor=0.72,p<0.001)和darkmagenta(cor=0.82,p<0.001),模块内基因主要富集到肿瘤和神经发生相关的信号通路,如PI3K-Akt信号通路。从paleturquoise模块筛选出8个枢纽基因:LAMB2、LRP1、ANTXR1、HTRA1、FMOD、NID2、JAM3和MYH11。从darkmagenta模块筛选出6个枢纽基因:NFASC、ROBO3、NTRK2、NCAM1、PRELP和CHL1。然后将3种组织标本进行两两比较,分别筛选出差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)225个(Ec-Eu比较)、131 个(Eu-Ctrl比较)和242个(Ec-Ctrl比较),主要富集到炎症、免疫、细胞迁移、侵袭、黏附、增殖以及胚胎发育相关的信号通路,如Wnt信号通路。三组DEGs分别构建蛋白质互作网络,从中共鉴定出功能模块10个,CXCL12、ANXA1和PBK等枢纽基因67个。结论:子宫内膜异位症是一种复杂的多因素疾病,炎症、免疫、在位内膜迁移、侵袭、黏附和增殖能力、胚胎发育、凋亡、自噬以及神经发生等多种因素参与其发生发展。PI3K-Akt、mTOR和Wnt等关键信号通路,POLR2D、NFASC种CXCL12等枢纽基因可能在内异症发病和相关疼痛的机制中发挥重要作用,为后续深入研究和潜在的诊疗靶点筛选提供了基础。