青海世居藏、汉族胃癌基因拷贝数变异与基因差异表达谱整合分析及分子标志物鉴定

Mortality of Gastric cancer (GC) patients in Qinghai province is the highest in the China. Recent study shown that the incidence of GC in Qinghai native populations is higher than emigrated populations. And Tibet populations is higher than that Han ethnicity. Hypoxia and diet habits may be associated with gastric cancer in Qinghai. Especially, Tibetan population lives and adapt to high altitude environment in long-term, the physiological and genetic background may accelerate the process of gastric cancer. Gastric cancer is an evolutionary process involving numerous somatic molecular changes and regulation mechanism abnormalities,which accumulated over the lifetime of the cancer patient. Genomic aberrations are one of characteristic of cancer including GC. These aberrations lead to critical deregulation of gene expression and function. In this study, we will perform the whole genome Copy number variation (CNV) and gene expression profiling from the same group of GC samples in Qinghai province. We have endeavored to establish a bridge between genotype and phenotype by integrating high-throughput screening for genomic and transcriptional data in GC. In addition, using this combined experimental strategy，we try to identify the potential role of novel candidate biomarkers and interpret how GC-specific variations contribute to Tibet, Hui and Han Nationalities with GC in Qinghai province. Unraveling the molecular mechanisms in this process could not only provide biomarkers for early diagnosis，but also develop further applicable diagnostic parameters to guide molecular subtyping and personalized therapy.

青海省胃癌发病率居全国首位,据统计青海世居人群胃癌发病率高于移居人群，尤其藏族的胃癌发病偏向年轻化且就诊时多数是中晚期。胃癌是由多因素、多基因变异累积导致的疾病，高原地区低压缺氧的环境和饮食习惯可能是胃癌高发的原因，尤其高海拔地区的藏族人群长期生活并适应高原缺氧环境，其遗传背景和生理上的差异都可能与胃癌的进程相关。然而关于高原藏族人群胃癌的报道多数为流行病学分析和个别基因的相关分析。为了系统地阐述青海地区胃癌发生发展的规律，特别是基因型与表型的关系，本研究以青海胃癌高发地区藏族和汉族病例为研究对象，采用 SNP芯片和基因芯片技术，检测基因组拷贝数变异和基因表达差异，通过生物信息学分析建立青海胃癌高发区分子表达谱；进一步整合两组数据并通过实验验证筛选出青海胃癌高发区分子标志物，后续研究将有助于揭示本地区胃癌发病的分子机制及其规律，并可用于胃癌高危人群早诊、分子分型、预后判断和个体化治疗。

青海省胃癌发病率居全国首位。胃癌是由多因素、多基因变异累积导致的疾病，尤其高海拔地区的人群长期生活在高原缺氧环境，其遗传背景和生活习性都可能与胃癌的进程相关。近年来，根据基因组拷贝数变异数据发现了一些具有重要生物学意义和临床应用价值的分子标志物。我们利用 SNP 芯片获得了青海地区藏汉族胃癌拷贝数变异谱，发现3q11.2-q24, 7q21-22 等区域中发生了扩增，而在 6p21，5q14–22 和 3q26 区域发生了纯合性缺失。同时，利用基因芯片分析同一组样本获得了青海地区胃癌基因表达谱。整合两组数据鉴定出了 771 个差异表达基因；进一步结合 TCGA 数据，对其中的 26个候选基因通过比较基因敲减技术进行初步筛选，选出增殖抑制明显的特征基因 HIF-1α 和 SPAG5。并通过结合平原地区胃癌miRNA差异表达谱分析获得的特征基因miR-181d与下游潜在靶基因PDCD4。我们的研究发现，HIF-1α 在胃癌组织中阳性率为56.8% (83/146)，而在癌旁组织中为 26.3%(15/57)。Kaplan-Meier和 COX多因素分析显示 HIF-1α 高表达与高原地区胃癌患者不良预后的密切相关（P=0.001）。其次， SPAG5在胃癌组织的阳性率为（152/172）88%，且与Lauren’s分型相关，Kaplan-Meier分析显示SPAG5表达阴性胃癌患者的预后更好（P=0001）。干扰SPAG5后抑制AGS和MGC803细胞的增殖并促进AGS和MGC803细胞的细胞凋亡，且裸鼠成瘤受到明显抑制。为了研究SPAG5在胃癌发生发展中的分子机制，我们获得了干扰SPAG5前后的基因差异表达谱，结合real-time PCR 验证，发现SPAG5可能通过影响PI3K/AKT信号通路而促进胃癌细胞增殖。 进一步发现miR-181d在胃癌患者血清中的表达高于健康血清（P<0.001），PDCD4则表达降低（P<0.05）, 且血清miR-181d与PDCD4表达呈负相关，双荧光报告系统发现miR-181d可作用于PDCD4 3'-UTR区。 总之，我们通过建立青海地区胃癌拷贝数变异和基因表达谱，并结合TCGA数据分析并鉴定出了一组青海地区胃癌特征基因，这将为进一步研究该地区胃癌发生发展的分子机制及临床诊断和用药监测具有一定的指导意义。