4+ hub基因和泛癌分析

背景：皮肤鳞状细胞癌（cSCC）通常继发于光化性角化病（AK），是全球第二常见的皮肤癌。

方法：

1、加权基因共表达网络鉴定疾病特征基因；

2、模块基因的功能富集分析；

3、limma包识别差异基因；

4、hub基因的鉴定和验证；

5、hub基因泛癌中的表达和生存分析；

加权基因共表达网络

在GSE45216-98774数据集中确定了26个模块，如图2a所示。模块5与cSCC最相关，包含1742个基因。模块23与AK最相关，包括31个基因。模块9与正常样品最相关，包括352个基因。

在GSE108008数据集中识别了12个模块，如图2b所示。模块5与cSCC最相关，包含249个基因。模块10与AK最相关，包含324个基因。模块7与正常样本最相关，包括525个基因。

图2

基因本体和通路富集分析

对GSE45216-98774数据集模块5中的基因进行GO和KEGG富集分析，GO主要与谷胱甘肽、胶原蛋白、细胞外基质和细胞因子等有关（图3a），KEGG通路主要富集在TNF信号通路、谷胱甘肽代谢、细胞因子-细胞因子受体相互作用、肝细胞癌、结直肠癌和粘着斑等（图3b)。对模块23中的基因进行GO和KEGG富集分析，未发现显著富集的GO术语，KEGG通路主要富集在矿物质吸收。对模块9中的基因进行GO和 KEGG富集分析，GO与清道夫受体活性等相关，KEGG通路主要富集于Wnt信号通路以及补体和凝血级联。

对GSE108008数据集模块5中的基因进行GO和KEGG富集分析，GO主要与胶原蛋白和细胞外基质等有关（图3c），KEGG通路主要富集于粘着斑途径。对模块10中的基因进行GO和KEGG富集分析，GO主要与控制脂肪酸和甘油三酯合成的关键酶有关（图3d），KEGG通路主要富集用于脂肪酸代谢、类固醇生物合成和萜类骨架生物合成等（图3e）。对模块7中的基因进行GO和KEGG富集分析，GO主要与硫化合物结合、Wnt 蛋白结合、细胞外基质结构成分和纤连蛋白结合等相关，KEGG通路主要富集于Wnt信号通路。

图3

DEG的检测

比较GSE45216-98774数据集中的cSCC和AK样本，确定了1432个DEG（图4a），包括722个下调基因和710个上调基因。通过比较AK和正常样本，发现696个DEG（图4b），包括377个下调基因和319个上调基因。去重后得到599个DEG（图4c）。

通过比较GSE108008数据集中的cSCC和AK 样本，确定了183个DEG（图4d），包括65个下调基因和118个上调基因。通过比较AK和正常样本，发现52个DEG（图4e），包括39个下调基因和13个上调基因。去重后得到46个DEG（图4f）。

其中，18个基因存在于GSE45216-98774和GSE108008中，包括 ACER1、ACSBG1、ACSL1、APOD、CST6、CYB5A、DGAT2、ELOVL4、FAXDC2、IL24、MET、MMP1、 MMP10、MMP12、PLEK2、PSAPL1、PTHLH和STC1。

图4

Hub基因的鉴定和验证

在GSE45216-98774数据集中，模块5中存在418个DEG（cSCC/AK比较），模块23存在 10个DEG（AK/正常比较）。模块5的51个基因和模块23的1个基因满足共表达网络中hub基因的筛选标准。

在GSE108008数据集中，模块5存在21个 DEG（cSCC/AK比较）， 模块10存在32个 DEG（AK/正常比较）。模块5的16个基因和模块10的30个基因满足共表达网络中hub基因的筛选标准。

将GSE45216-98774和GSE108008数据集中存在的hub基因视为经过验证的hub基因。最后，得到cSCC的7个hub基因：GATM、ARHGEF26、PTHLH、MMP1、POU2F3、MMP10和GATA3（图5a和b）。

图5

泛癌中的Hub基因表达

研究了21种癌症类型中7个hub基因的表达水平（图6）。除POU2F3外，所有hub基因在不同癌症类型中均表现出显着的差异表达。

图6

hub基因与泛癌患者总生存率的关系

进一步测试枢纽基因的表达是否也可以预测其他癌症患者的生存结果。33种癌症类型均使用Kaplan-Meier方法进行了测试。结果表明，每个hub基因都与几种癌症类型的存活率显着相关。

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