基于生物信息学和转录组测序分析结直肠癌5-FU耐药关键靶点

目的:筛选结直肠癌5-氟尿嘧啶(5-FU)耐药靶基因,并探究该基因对结直肠癌耐药细胞的作用及其作用机制。方法:通过GEO数据库分析GSE28702芯片筛选结直肠癌患者5-FU耐药与5-FU敏感的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs);利用GO与KEGG数据库对DEGs进行通路富集分析;通过STRING数据库构建蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络,利用Cytoscpae的cytohubba工具筛选枢纽基因。构建5-FU耐药细胞株HCT8/5-FU,利用高通量转录组测序鉴定;采用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)对诊断价值进行评价并基于TCGA数据库COAD数据集分析关键基因表达及预后;构建TF基因过表达载体转染到HCT8/5-FU细胞系,MTT法检测细胞活力;流式细胞术测定细胞凋亡与细胞周期;qRT-PCR与Western Blot检测基因mRNA和蛋白水平。结果:共筛选出239个DEGs;DEGs主要富集在细胞外囊泡、内吞囊泡腔、药物代谢等通路;PPI得到20个枢纽基因;转录组学显示转铁蛋白(transferrin,TF)在耐药株中显著下调(P<0.05)与生物信息学分析得到的DEGs中TF基因改变趋势相同;与正常结直肠组织相比,癌组织中TF低表达(P<0.05);TF高表达患者总体生存期更长(P<0.05);上调TF表达增强了耐药细胞的5-FU敏感性(P<0.05);上调TF表达增加了5-FU诱导的细胞凋亡与G_(0)/G_(1)期的阻滞(P<0.05);上调TF表达抑制了耐药细胞ABCC1的表达(P<0.05)。结论:基于生物信息学和转录组测序筛选出结直肠癌5-FU耐药靶基因TF,TF基因可能通过调控ABCC1表达降低结直肠癌5-FU的耐药性。