癌症驱动基因网络特征表征

• 作 者: 叶本晨
• 出 处: 苏州大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 癌症 驱动基因 网络特征

世界卫生组织2018年全球癌症统计数据显示,癌症是全球主要的死亡因素之一。鉴定出癌症进程中起驱动作用的基因,对于推动以癌症驱动基因为靶向的精准治疗具有重要意义。本研究通过收集整理当前报道的肺癌、乳腺癌、前列腺癌和结直肠癌等四种癌症共识驱动基因,对它们的生物功能性质和特征进行注释,并分别在原始PPI网络和癌症特异差异表达基因及其邻居(DEGN)PPI网络中从不同角度对癌症共识驱动基因的拓扑特征进行表征,并基于这些特征构建癌症驱动基因分类模型并结合对应的癌症体细胞变异数据来预测癌症驱动基因。本研究发现四种癌症驱动基因之间存在很大的异质性,彼此之间交集较少。GO富集分析发现它们都显著富集在与肿瘤侵袭和转移相关的腺体发育条目,而KEGG通路富集分析发现他们都富集在癌症相关的通路上。此外,对驱动基因在原始PPI网络和对应DEGN PPI网络六种拓扑属性的分布特征进行表征,并通过费谢尔精确检验判断,发现它们都显著富集在中心性最高的前10%区域和平均最短路径的最小的10%区域,以及聚类系数与拓扑系数较低的60%～80%区域。这反应了癌症驱动基因处于这两个网络的核心位置,并且它们的作用很难被网络中其他节点所替代,间接映射了癌症驱动基因所具有的重要功能作用。最后,我们整合这些特征构建癌症驱动基因分类模型,并结合对应癌症体细胞变异数据预测候选驱动基因,并在肺癌、乳腺癌和结直肠癌中预测表现均优于当前两种同样基于网络的算法。本研究一方面整理了当前这四种癌症最全面的、标准化的、高置信度的共识驱动基因,这对于驱动基因识别算法验证和评估其算法表现具有重要意义;另一方面,本研究系统性表征了癌症驱动基因的网络特征,然后应用这些特征构建模型并取得较好表现,这为系统性地认识驱动基因,以及提高驱动基因识别算法表现提供了较好的实践。