癌旁肺组织基因表达谱与 肺鳞癌进展的相关性研究 曹邦荣，冯林，刘宇，高燕宁，张开泰，程书钧 北京协和医学院肿瘤医院肿瘤研究所，病因及癌变研究室，北京100021

研究背景 慢性炎症与肿瘤 癌旁组织与某些肿瘤的预后相关 癌旁组织广泛存在炎症反应。 炎症反应诱发局部DNA损伤，诱导EMT，诱导血管生成。 慢性炎症与肝癌，胃癌，结直肠癌，肺癌的发生具有重要关系。 癌旁组织与某些肿瘤的预后相关 肝癌癌旁组织的基因表达谱肝癌预后相关（ Budhu et al.，2006）。 肺腺癌癌旁组织中15个细胞因子的表达谱与肺腺癌转移相关（ Seike et al.，2007）。

研究目的： 实验方案： 探索癌旁肺组织与肺鳞癌发生发展的关系 样本 技术手段 15例非癌症病人外周肺组织。 60例原发性肺鳞癌病人癌旁肺组织。 技术手段 Agilent 4×44k 基因表达谱芯片分析。 基于表达谱的基因网络分析。 现有Pathway的GSEA分析。

研究目的： 实验方案： 探索癌旁肺组织与肺鳞癌发生发展的关系 样本 技术手段 15例非癌症病人外周肺组织。 60例原发性肺鳞癌病人癌旁肺组织。 技术手段 Agilent 4×44k 基因表达谱芯片分析。 基于表达谱的基因网络分析。 现有Pathway的GSEA分析。

实验结果 癌旁肺组织与非癌症病人肺组织基因表达谱差异分析 肺鳞癌癌旁组织中基因共表达网络分析 针对Pathway的GSEA分析

癌旁肺组织与非癌症病人肺组织 基因表达谱差异分析 实验结果 癌旁肺组织与非癌症病人肺组织 基因表达谱差异分析 经过非配对T检验，校正P值为6×10-5，得到2595个差异探针。 聚类分析

肺鳞癌癌旁组织中基因共表达网络分析 实验结果 表达数据预处理 “WGCNA”分析 标准化。 同一个基因选取表达均值最大的探针。 选取在60例肺鳞癌癌旁组织中表达变异最大的前2000个基因进行网络分析。 “WGCNA”分析 根据拓扑结构建立基因之间的Sub network。 Scan free network 。

实验结果：肺鳞癌癌旁组织基因共表达网络分析 参数设定 13 modules: 13 sub networks

实验结果：肺鳞癌癌旁组织基因共表达网络分析 基因网络概况

各基因网络与临床表形的相关性 实验结果：肺鳞癌癌旁组织基因共表达网络分析 分化程度：癌旁组织的基因表达谱可能不能体现肿瘤自身的分化程度 吸烟指数：样本中90％病人均吸烟，而吸烟多少对气道上皮的改变是没有显著差异的（相关报道），癌旁肺组织可能同样如此。 肿瘤大小：相关性比较弱。

Module pink 结构信息 实验结果：肺鳞癌癌旁组织基因共表达网络分析 87 genes ANGPTL2 ： Angiopoietins are members of the vascular endothelial growth factor family and the only known growth factors largely specific for vascular endothelium. COL1A2： involved in cell adhesion and migration CCDC80： Promotes cell adhesion and matrix assembly , fibronectin binding . 87 genes

Module pink 基因功能分析 实验结果：肺鳞癌癌旁组织基因共表达网络分析 GO terms KEGG pathways Pvalue GOType GODescription 3.64E-38 Component extracellular region 8.13E-21 proteinaceous extracellular matrix 5.70E-15 Function extracellular matrix structural constituent 8.13E-14 extracellular space 4.18E-12 collagen 3.18E-07 Process skeletal system development 3.68E-07 growth factor activity 8.34E-07 microfibril nucleotide diphosphatase activity 9.99E-07 basement membrane Pvalue NameID Name 6.52E-10 4510 Focal adhesion 1.27E-09 4512 ECM-receptor interaction 4.30E-09 1430 Cell Communication 0.000814 4610 Complement and coagulation cascades 0.001941 5222 Small cell lung cancer 0.002173 5219 Bladder cancer 0.0022 4350 TGF-beta signaling pathway 0.009586 5218 Melanoma

针对Pathway的GSEA分析 实验结果 根据基因表达谱建立 的基因网络显示与淋巴结转移、临床分期相关。

淋巴结转移 实验结果：针对Pathway的GSEA分析 KEGG： bioCarta; ECM-receptor interaction ECM－recepter interaction： Specific interactions between cells and the ECM are mediated by transmembrane molecules, mainly integrins and perhaps also proteoglycans, CD36, or other cell-surface-associated components. These interactions lead to a direct or indirect control of cellular activities such as adhesion, migration, differentiation, proliferation, and apoptosis. CXCR4 signaling： CXCR4 is a chemokine receptor in the GPCR gene family, and is expressed by cells in the immune system and the central nervous system. In response to binding its ligand SDF-1 (stromal cell-derived factor-1), CXCR4 triggers the migration and recruitment of immune cells. bioCarta; CXCR4 Signaling Pathway

与淋巴结转移显著相关的信号通路 实验结果：针对Pathway的GSEA分析 KEGG： bioCarta; CXCR4 Signaling Pathway KEGG： ECM-receptor interaction

小结 肺鳞癌癌旁肺组织中基因表达谱与肺癌症病人肺组织相比，发生了明显的改变。 肺鳞癌癌旁肺组织中，血管生成因子、细胞因子、免疫分子的基因表达谱与淋巴结转移以及TNM分期具有显著相关性。 利用癌旁组织作为研究材料，有助于进一步探索肿瘤发生发展的分子机理。