基于前馈环研究肝癌miRNA和转录因子的基因表达调控作用

The focal point of hepatocellular carcinoma(HCC) research is the regulation mechanism of gene expression. Our group has been found 60 differentially expressed miRNAs such as let-7 family。These miRNAs regulate the expression of their target genes including transcription factors (TFs) which take part in the HCC-related pathway and lead to abnormal cell proliferation and apoptosis. Other studies have confirmed that c-myc gene can regulate the expression of let-7 as a TF, but the regulation mechanism of the other miRNAs’ abnormal expression remains to be further elucidated in HCC. Gene expression in HCC is effected by both of miRNAs and TFs. Therefore We hypothesize that there are feedforward loops(FFLs) in HCC. A typical FFL contains a miRNA, a TF, the target genes,the regulation relation between the miRNA and the TF which both regulate the target genes too. In this study, we will integrate the expression profiles of miRNA and mRNA in HCC, filter out HCC-specific FFL for constructing the mixed miRNA-TF regulatory network, analysis the network’s topology and FFLs’ function enrichment in Gene Ontology (GO) and KEGG, experiment for confirming FFLs’ regulation function in HCC, build effective survival model. This study may find novel signaling pathways and provide a theoretical basis to diagnosis and molecular target therapy of HCC.

肝癌的基因调控机制是肝癌研究的重点。课题组前期发现异常表达的let-7家族等60个miRNA调控包括转录因子（TF）在内的靶基因表达，影响了肝癌发生的相关通路，导致细胞增殖和凋亡异常，并与预后显著相关。已证实肝癌中c-myc作为TF调节let-7家族的表达，但许多miRNA异常表达的调控机制尚不明确。除了上述miRNA和TF的相互调节之外，已有研究证实二者共同靶向肝癌差异表达基因。因此：在肝癌调控机制中，应存在以miRNA和TF的相互调控以及二者对于靶基因的调控作用所构成的前馈环（FFL）。本项目整合肝癌的miRNA和基因表达谱，筛选肝癌特异的FFL构建miRNA-TF复合调控网络，分析网络拓扑特征和FFL在基因本体论（GO）、KEGG中的功能富集，筛选预后相关分子标记物，证实FFL在肝癌中的调控功能。本研究可能发现新的信号转导通路，为肝癌的诊断和靶向治疗提供理论基础。

本课题组收集这些肝癌预后相关分子标记物并且建立了一个数据库dbPHCC能够用于肝癌预后研究及预后模型构建。dbPHCC数据库主要专注于实验验证的与肝癌预后相关的分子标记物，而不是那些高通量测序得出的结果。我们收集了在2002年至2014年间在PubMed文献数据库中与肝癌预后分子标记物相关的文献，通过人工的文献阅读提取其中有效信息。dbPHCC全面收集了分子标记物信息以及病人样本的预后信息。dbPHCC主要收集了567个分子标记物包括：323个蛋白质，154个基因和90个小RNA。每个分子标记物包含以下三类信息：文献信息，实验信息以及预后信息。我们根据所收集的信息以及两套肝癌相关数据集建立了一个由15个磷酸转移酶相关分子标记物组成的肝癌预后预测模型。对于收集到的数据，我们构建了相应的数据库和网页，网页端不仅包括全面的浏览查询平台，还提供了一些在线预后分析工具。dbPHCC的网址是：http://lifecenter.sgst.cn/dbphcc/。dbPHCC是第一个专注于实验验证肝癌预后相关分子标记物的数据库。dbPHCC所收集的预后分子标记物可能是潜在的药物靶点，可以为肝癌治疗研究提供数据支持并期待能够提高患者的生存。此外，本课题组混合型肝癌（CHC）、肝内胆管癌（ICC）进行了外显子组和转录组测序。并结合已发表肝细胞癌（HCC）的数据（TCGA HCC 突变和表达数据）从基因组水平和转录水平对三种亚型进行了比较分析。结果表明混合型肝癌在突变水平和表达水平与肝细胞癌具有更多的相似性，如CHC的突变的驱动基因TP53与HCC保持了一致性，基因组信息转录后的基因表达水平的差异表达基因富集到的信号通路也保持了较高的一致性。ICC区别于HCC和CHC，驱动基因为ARID1A, PBRM1等基因。本工作也对CHC和ICC的结构变异水平和病毒入侵情况进行了研究。相关研究的比较方法和拓展到肾病等不同疾病的分子分型应用中。项目研究成果在BBA-General Subjects等期刊发表并且有三篇论文未发表。