摘要：目的 探討基于生物信息學(xué)方法挖掘順鉑卵巢癌耐藥潛在治療藥物的可行性。方法 通過美國(guó)國(guó)立信息中心NCBI的GEO數(shù)據(jù)庫獲得順鉑耐藥卵巢癌基因集GSE15372，通過R與Bioconductor軟件進(jìn)行差異表達(dá)基因分析。利用Enrichr在線工具中的Cmap平臺(tái)對(duì)順鉑耐藥卵巢癌差異表達(dá)基因進(jìn)行藥物篩選分析。結(jié)果 獲得差異表達(dá)基因211個(gè)，其中上調(diào)基因120個(gè)，下調(diào)基因91個(gè)；利用Enrichr中Cmap平臺(tái)挖掘出對(duì)順鉑耐藥卵巢癌有作用的候選藥物血根堿（Sanguinarine）等。結(jié)論 通過生物信息學(xué)方法挖掘潛在治療藥物的研究模式合理、簡(jiǎn)便、省時(shí)，為腫瘤的藥物研究提供方向，減少研究的盲目性。

關(guān)鍵詞：基因表達(dá)譜；順鉑耐藥卵巢癌；差異表達(dá)基因；Enrichr；Cmap

卵巢癌是女性生殖系統(tǒng)常見的惡性腫瘤之一，在女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤中排名第二，但其死亡率卻位居?jì)D科腫瘤之首[1] ，化療耐藥是影響患者預(yù)后的主要原因之一。腫瘤耐藥是一個(gè)多因素、多水平、多基因參與的復(fù)雜過程，涉及藥物動(dòng)力學(xué)等多層次的各種生物學(xué)事件[2]，而這些事件最終大多與基因的差異表達(dá)有關(guān)[3]。因此研究與卵巢癌耐藥相關(guān)的基因及其相關(guān)潛在治療藥物對(duì)提高耐藥卵巢癌的治療效果具有非常重要的意義。本研究通過對(duì)順鉑耐藥卵巢癌基因芯片數(shù)據(jù)的差異表達(dá)基因的篩選，并對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行生物信息學(xué)分析，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)耐藥卵巢癌的潛在治療藥物。

1資料與方法

1.1獲取數(shù)據(jù)集 在NCBI（National Center for Biotechnology）的共享數(shù)據(jù)庫GEO數(shù)據(jù)庫（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/，Gene Expression Ombinus）中輸入關(guān)鍵詞Ovarian Cancer And cisplatin resisitant 獲得順鉑卵巢癌耐藥基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)集GSE15372，包括5個(gè)順鉑藥物敏感型樣本，5個(gè)順鉑藥物耐藥型樣本。

1.2順鉑耐藥卵巢癌差異表達(dá)基因分析 應(yīng)用R與Bioconductor軟件對(duì)芯片數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，分三個(gè)步驟：背景處理方法為rma法，歸一化處理使用分位數(shù)法，匯總方法使用medianpolish，對(duì)每張芯片中變異系數(shù)等于或大于10%的部分進(jìn)行過濾，處理后的基因芯片進(jìn)行差異基因表達(dá)分析。

1.3順鉑耐藥卵巢癌潛在治療藥物的篩選 我們應(yīng)用Enrichr在線分析軟件進(jìn)行順鉑耐藥卵巢癌治療藥物的篩選。通過Enrichr中CMap平臺(tái)篩選耐藥卵巢癌治療藥物。將差異表達(dá)基因載入到Enrichr輸入菜單中，再應(yīng)用Enrichr數(shù)據(jù)庫中的Connectivity Map平臺(tái)進(jìn)行藥物篩選分析。

2結(jié)果

2.1 GEO數(shù)據(jù)集信息 GSE15372采用GPL570芯片平臺(tái)（[HG-U133_Plus_2]Affymetrix Human Genome U133 Plus 2.0 Array），隸屬于美國(guó)Affymetrix公司，來源于美國(guó)印第安納大學(xué)藥物科學(xué)學(xué)院，由Li M，Nephew KP等人完成并提交到GEO數(shù)據(jù)庫，共包括10個(gè)樣本，其中包括5個(gè)順鉑藥物敏感型樣本（GSM385721-GSM385725），5個(gè)順鉑藥物耐藥型樣本（GSM385726-GSM385730）。

2.2差異表達(dá)基因 應(yīng)用R與Bioconductor軟件進(jìn)行分析，使用Bioconductor中l(wèi)imma軟件包的經(jīng)驗(yàn)貝葉斯方法分析GSE15372數(shù)據(jù)集的差異表達(dá)基因，差異倍數(shù)在2倍以上、P小于0.01的基因被認(rèn)為是差異表達(dá)基因。通過分析，GSE15372數(shù)據(jù)集獲得差異表達(dá)基因共211個(gè)，其中包括上調(diào)基因120個(gè)，下調(diào)基因91個(gè)，見表1，表2。

2.3 順鉑耐藥卵巢癌治療藥物的篩選結(jié)果 將差異表達(dá)基因載入到Enrichr輸入菜單中，應(yīng)用Enrichr中的Connectivity Map平臺(tái)進(jìn)行藥物分析，得到P<0.05的藥物161種，見表3。

3討論

卵巢癌在所有引起婦女死亡的惡性腫瘤中排名第五位，而在婦科腫瘤當(dāng)中，是最主要的導(dǎo)致患者死亡的惡性腫瘤。我們從NCBI的GEO數(shù)據(jù)庫篩選出順鉑耐藥卵巢基因芯片GES15372，并通過R與Bioconductor軟件對(duì)基因芯片進(jìn)行差異表達(dá)基因分析，篩選出211個(gè)差異表達(dá)基因，包括120個(gè)上調(diào)表達(dá)基因及91個(gè)下調(diào)表達(dá)基因。再通過生物信息學(xué)方法對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行Enrichr的CMap分析，以挖掘順鉑耐藥卵巢癌潛在治療藥物。對(duì)篩選出的藥物進(jìn)行整合分析，利用PubMed 醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫對(duì)篩選出來的藥物進(jìn)行調(diào)研，確定對(duì)順鉑耐藥有作用的候選藥物有血根堿，近幾年有研究發(fā)現(xiàn)血根堿在多種腫瘤中均有抗腫瘤作用，但目前國(guó)內(nèi)外均未見血根堿對(duì)卵巢癌、耐藥卵巢癌的作用及相關(guān)機(jī)制研究的報(bào)道，因此選擇血根堿作為研究藥物繼續(xù)研究。

血根堿（Sanguinarine）是從博落回中分離出來的異喹啉類生物堿中的苯并菲啶類生物堿，主要存在于白屈菜的全草，紫堇的塊、根等，是我國(guó)歷史悠久的傳統(tǒng)藥物之一。目前已發(fā)現(xiàn)血根堿的抗腫瘤作用，Tsukamoto H、Le JS分別報(bào)道血根堿通過激活caspase誘導(dǎo)口腔鱗癌細(xì)胞及HT-29人結(jié)腸癌細(xì)胞發(fā)生凋亡。sun等則報(bào)道血根堿通過抑制信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3（Signal transducer and activator of transcription3，Stat3）在酪氨酸705（Tyr705）和絲氨酸727（Ser727） 位點(diǎn)的磷酸化而抑制前列腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)、遷移和侵潤(rùn)。同時(shí)Pica等報(bào)道血根堿有抑制小鼠結(jié)腸腫瘤生長(zhǎng)及血管生成的作用。上述研究顯示血根堿在多種腫瘤中有抗腫瘤的效應(yīng)，但國(guó)內(nèi)外均未見血根堿對(duì)卵巢癌、耐藥卵巢癌的作用及相關(guān)機(jī)制研究的報(bào)道。因此，我們選擇血根堿為研究藥物，接下來的研究將繼續(xù)血根堿對(duì)順鉑耐藥的卵巢癌的抗腫瘤作用及期可能的作用機(jī)制研究，為血根堿在耐藥卵巢癌中的臨床應(yīng)用提供理論及實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

基于生物信息學(xué)技術(shù)的基因表達(dá)譜分析，我們得到了順鉑耐藥卵巢癌的差異表達(dá)基因，并挖掘出了順鉑耐藥卵巢癌的潛在治療藥物。本研究對(duì)進(jìn)一步深入研究順鉑耐藥卵巢癌的治療等具有重要意義。然而，本研究?jī)H從生物信息學(xué)角度挖掘了順鉑耐藥卵巢癌的潛在治療藥物，仍需更深入的研究并通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

[1]Siegel R， Ma J，Zou Z，et al.Cancer statistics[J].CA Cancer J Clin，2014，64（1）：9-29.

[2]Dasari S1，Tchounwou PB2.Cisplatin in cancer therapy： molecular mechanisms of action [J].Eur J Pharmacol，2014，5（74）：364-378.

[3]Liu X，Gao Y，Lu Y，et al.Oncogenes associated with drug resistance in ovarian cancer[J].Cancer Res Clin Oncol，2014，10（5）：1432-1435.

編輯/孫杰