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背景与目的:DNA甲基化是目前研究最广泛的表观遗传修饰,在多种疾病过程中扮演十分重要的角色。异常DNA甲基化通常发生于恶性肿瘤早期阶段且在多种生物样本中具有较高的稳定性,因此它们可以作为潜在的早期诊断的生物标志物。食管鳞状细胞癌(Esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)是我国常见的消化系统恶性肿瘤,缺乏有效的早期诊断方法,导致许多患者诊断时己处于疾病中晚期或已发生转移。本研究对91例食管鳞癌患者癌和癌旁配对样本的全基因组DNA甲基化谱进行综合分析,以期阐明甲基化改变在食管鳞癌异常分子网络调控中的重要作用,鉴别具有应用潜力的甲基化诊断标志物,为鉴别与食管鳞癌发生发展相关的表观遗传改变以及潜在的表观靶向药物奠定了基础。方法:本研究运用Illumina450K甲基化芯片方法,分别对91例食管鳞癌患者的配对样本进行全基因组DNA甲基化水平的检测,进行癌和癌旁样本甲基化谱的比较分析;整合相应患者的转录组数据,进行DNA甲基化和对应基因表达水平的关联分析,阐明不同区域异常甲基化改变在食管鳞癌关键分子通路中的调控作用;联合随机森林和LASSO方法在食管鳞癌异常甲基化改变的基础上,进行特征筛选和诊断模型构建;通过TCGA和GEO数据库中食管鳞癌的甲基化数据对诊断模型进行验证,借助受试者工作特征曲线下面积对模型诊断效能进行评估。结果:首先,通过91例食管鳞癌患者配对样本甲基化谱的比较分析,我们共确定了 35,577个差异甲基化位点(43.46%高甲基化vs 56.54%低甲基化)。接着,我们进行了基因表达和DNA甲基化间的关联分析,发现134个基因表达水平与启动子甲基化负相关,以及一组表达水平与基因体甲基化呈正相关的基因(n=344)。最后,我们构建了一个包含八个甲基化位点的诊断模型,其在训练集(AUC=99%)和测试集(AUC=98%)数据中可以准确区分食管鳞癌和癌旁样本。我们还纳入了来自GEO数据库的正常食管黏膜样本,该模型同样可以将肿瘤与癌旁或正常食管黏膜样本区分开来(AUC=98%)。另外,我们的诊断模型在TCGA数据库的食管鳞癌(AUC=96%)、头颈鳞癌(AUC=97%)和肺鳞癌(AUCO 96%)数据集均表现出极高的诊断准确性。结论:本研究借助450K甲基化芯片全面概括了食管鳞癌基因组范围的异常DNA甲基化,揭示了基因体DNA甲基化在食管鳞癌异常分子网络调控中的重要作用,其可能与启动子区甲基化共同参与调控了食管鳞癌关键分子通路的异常变化。本研究构建的食管鳞癌诊断模型在训练集、测试集和TCGA食管鳞癌数据集中均表现出极高的诊断准确性,表明其在食管鳞癌早期诊断中的应用潜力;同时,我们还发现该诊断模型在头颈鳞癌和肺鳞癌中同样具有很高的诊断准确度,提示了这个模型在其他鳞状细胞癌诊断中的应用价值。背景与目的:探讨食管鳞癌驱动基因的体细胞突变、拷贝数改变、基因表达和DNA甲基化等多个分子层面的改变及其交互影响。方法:从肿瘤基因组图谱计划(TCGA)下载95例食管鳞癌多组学数据,结合实验室前期91例患者测序结果进行分析;根据驱动基因突变将患者分组,对两组患者的基因表达水平进行非配对t检验;通过Spearman秩相关进行拷贝数改变、DNA甲基化与驱动基因表达水平的关联分析;通过Log-rank检验对突变组和非突变组患者生存曲线进行比较。结果:多维度数据关联分析结果显示,驱动基因TP53、RB1、ZNF750和PTCH1的表达水平在突变组与非突变组间存在统计学意义(P=0.011,FC=1.43;P=0.045,FC=0.44;F=0.012,FC=2.20;P=0.011,FC=2.62);驱动基因 CUL3、PIK3CA、RBPJ、FBXW7、CDKN2A、PTEN、RB1和 CERBBP的表达水平与其拷贝数改变存在显著正相关;多个驱动基因表达受启动子和基因体甲基化的共同调控,并且在两部分数据中存在差异;驱动基因CREBBP(P=5.4E-05)和FAT1(P=0.0024)的突变与患者预后相关,可作为食管鳞癌潜在的预后标志物。结论:通过对食管鳞癌多组学数据的整合分析,阐述了食管鳞癌中体细胞突变、拷贝数改变、DNA甲基化与20个驱动基因表达水平的关联,并发现CREBBP和FAT1的突变可能成为食管鳞癌患者的潜在的预后标志物。这些结果为进一步探究驱动基因在食管鳞癌中的功能机制奠定了基础。