直肠癌肝转移相关基因预警模型的研究

肝脏转移是直肠癌治疗失败的最主要原因，其确切相关基因尚不明确，成为研究热点。传统研究多以形态学或以单基因来预测肝转移倾响，有严重误差和局限性；而部分研究得出的差异基因则数目庞大，无临床实用性。.本团队的前期研究（基因芯片初步筛选肝转移相关基因）表明：直肠癌肝转移牵涉多种癌基因、抑癌基因的失衡，但只有部分的基因起显著作用。.本研究将利用基因芯片、组织芯片的优势互补，将基因芯片、组织芯片、RNA干扰这三项技术结合起来，在基因的转录、表达和功能三个分子水平上，结合高效的生物信息学手段，多学科交叉研究，进行系统生物学的整体研究，并利用活体动物模型加以验证。获得明确的、有临床实际应用价值的标记性基因，最终建立直肠癌肝转移的多基因预警模型和评分系统。.本研究有望从分子水平，提供更准确更全面的理论指导，预测直肠癌患者的肝脏转移倾向，实现个体化治疗，并为靶向治疗提供新思路，具有重要的社会及经济效益。

目的：研究异时性肝转移组与无肝转移组直肠癌原发肿瘤组织的转录组学差异，鉴定与直肠癌异时性肝转移发生相关的预警基因。方法：分别选取异时性肝转移和无肝转移直肠癌患者6例，共12例，其中10例（异时性肝转移组5例和无肝转移组5例）用于测序分析，2例（异时性肝转移患者1例，无肝转移患者1例）用于定量验证。采用RNA-seq技术，分别检测两组直肠癌原发肿瘤组织的全转录组表达水平，利用泊松分布数理统计模型筛选两组患者中具有统计学意义的差异表达基因（Differentially Expressed Genes ,DEGs）；然后应用生物信息学方法（GO分析和KEGG通路富集分析），进一步筛选出具有生物学意义的DEGs；最后应用qRT-PCR对测序结果进行验证分析，最终确定与直肠癌异时性肝转移可能相关的预警基因。结果：在测序患者肿瘤组织中，RNA-seq共筛选出直肠癌异时性肝转移相关候选基因93个，其中上调基因26个，下调基因67个；生物信息学分析提示，EMT或EMT相关分子事件，细胞迁移、移动和定位等生物进程可能与直肠癌肝转移的发生相关；细胞吞噬体（Phagosome）和黏着斑（Focal adhesion）介导的信号通路以及TGF-β信号通路的改变可能是接到直肠癌肝转移的细胞网络互作事件；结合RNA-seq、GO和KEGG分析显示，SPP1、PDGFB、FSTL3、MME、MMP3、VANGL2、CTNNA2、SMOC1、LEFTY1、SMAD9、REG1A、REG3A、REG1B可能是直肠癌异时性肝转移最具代表性的预警基因，其中REG基因家族在异时性肝转移组和无肝转移组直肠癌原发肿瘤组织中的表达水平差异最明显（p值分别为REG1A：3.08×10-5；REG1B：0.00322；REG3A：0.0127），REG1A、REG1B 、REG3A在肝转移直肠癌原发灶肿瘤组织中几乎不表达。结论：直肠癌原发灶肿瘤组织中REG基因家族的下调可能是直肠癌异时性肝转移最主要的预警事件之一，REG1A、REG3A、REG1B表达缺失可能是直肠癌异时性肝转移潜在的预测指标。