一种影响肝癌细胞增殖的调控网络构建方法及调控装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种影响肝癌细胞增殖的调控网络构建方法及调控装置，通过生物信息学分析EIF4A3在肝癌的作用及探索与EIF4A3相关基因富集的通路和功能，随后预测并构建了EIF4A3参与肝癌细胞增殖的综合调控网络。在以上基础，以肝癌细胞系LM3和Hep3B为来源构建干扰EIF4A3表达的细胞系，进一步阐明干扰EIF4A3表达对肝癌细胞增殖的影响，有助于在肝癌进展中的作用提供了新的见解，并有助于确定该疾病的潜在治疗靶点，为EIF4A3应用于基因工程、肿瘤学及在临床上肝癌的诊断指标和治疗靶标提供可靠的理论依据，同时培养过程中，所需的操作工具以及盛放容器等均进行充分消毒，保证了培养环境的无菌，减少了操作工程中，空气环境对于培养对应细胞增殖的影响。于培养对应细胞增殖的影响。于培养对应细胞增殖的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种影响肝癌细胞增殖的调控网络构建方法及调控装置


[0001]本专利技术涉及生物信息学
和基因工程
，公开一种调节EIF4A3表达以调控肝癌细胞增殖能力的应用，具体的说是一种影响肝癌细胞增殖的调控网络构建方法及调控装置。

技术介绍

[0002]原发性肝癌是全球癌症相关死亡的第二大原因，原发性肝癌包括肝细胞癌、肝内胆管癌(ICCA)和其他罕见的肿瘤。肝癌是我国死亡率最高的消化系统肿瘤，肝癌的早期治疗极其重要，然而患者常常被发现时已经是肝癌晚期，索拉菲尼是治疗晚期肝细胞癌(HCC)的靶标药物，然而其总体效果却不佳，报告出严重的不良事件及患者出现对索拉菲尼的耐药。肝癌的晚期治疗极其有限，虽然已经涌现了一批靶向治疗肝癌药物和免疫药物，但是由于其高昂的治疗费用与其不理想的治疗效果，使得许多患者望而却步。肝癌细胞过度增殖是肝癌难以治愈的原因之一，因此亟需寻找影响肝癌增殖的机制，将会为治疗肝癌提供坚实的理论基础。
[0003]外显子连接复合体(EJC)是一种蛋白质复合物，通过剪接而在mRNA的外显子
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外显子连接处组装。EJC蛋白在剪接后事件中起着重要作用，包括mRNA输出、细胞质定位和无意义介导的衰变。EJC可能参与提高剪接mRNA翻译的效率。最近的证据表明mRNA的翻译也受转录体剪接历史的影响。EIF4A3是一个Dead
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box RNA解旋酶，是一种依赖ATP的RNA解旋酶，也是翻译起始因子EIF4A家族的成员，是EJC的一个新的组成部分。EIF4A3与癌细胞转录后修饰、细胞周期进程、细胞生长加速和细胞增殖有关，尤其是在肝癌中，EIF4A3能够作为一种桥接蛋白发挥关键作用。然而，EIF4A3参与肝癌细胞增殖的作用尚不明确，肝癌细胞过度增殖是肝癌难以治愈的原因之一，因此分析EIF4A3促进肝癌细胞增殖的机制能为治疗肝癌提供理论基础。
[0004]现有技术的问题，本专利技术通过生物信息学分析EIF4A3在肝癌的作用及探索与EIF4A3相关基因富集的通路和功能，随后预测并构建了EIF4A3参与肝癌细胞增殖的综合调控网络。在以上基础，以肝癌细胞系LM3和Hep3B为来源构建干扰EIF4A3表达的细胞系，进一步阐明干扰EIF4A3表达对肝癌细胞增殖的影响，有助于在肝癌进展中的作用提供了新的见解，并有助于确定该疾病的潜在治疗靶点，为EIF4A3应用于基因工程、肿瘤学及在临床上肝癌的诊断指标和治疗靶标提供可靠的理论依据。
[0005]同时现有技术中，肝癌及对照样本培育的过程中，需要使用到培养皿，培养实验过程中，对于工作人员的操作技术水平要求较高，以减少细菌等其他杂质对培养皿内部的污染，但是在暴漏的环境下中，很难完全隔绝空气中细菌问题。
[0006]为此，本专利技术提供一种影响肝癌细胞增殖的调控网络构建方法及调控装置。

技术实现思路

[0007]为了弥补现有技术的不足，解决
技术介绍
中所提出的至少一个技术问题。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术所述的一种影响肝癌细胞增殖的调控网络构建方法，其特征在于：该构建方法包括以下步骤：
[0009]S1：数据处理：从癌症基因组图集数据库中下载肝癌数据，并对这些肝癌数据进行预处理；所述肝癌数据包括基于Affymetrix人类基因组U133a阵列平台的RNA_Seq的基因表达谱、甲基化的基因表达谱、SNP的数据和CNV的数据；
[0010]S2：差异表达分析：对肝癌数据分别在EIF4A3低表达的样本和EIF4A3高表达的样本中的情况进行差异表达分析以寻找与EIF4A3表达相关的基因；
[0011]S3：加权基因共表达网络分析：加权基因共表达网络分析：提取在EIF4A3低表达的样本和EIF4A3高表达的样本中分别低表达和高表达的mRNA，执行WGCNA以探索与肝癌相关的模块；
[0012]S4：构建综合调控网络：对与表型相关性最大的模块基因进行功能富集分析，构建调节EIF4A3表达以影响肝癌细胞增殖的综合调控网络。
[0013]优选的，S1中的所述数据处理的步骤如下：
[0014]A1：在CNV数据中有375个肝癌样本和391个对照样本，对CNV数据进行基因注释，将拷贝数位点转换为基因symbol，以供后续分析；
[0015]B1：在肝癌甲基化的基因表达谱数据中有380个肝癌样本和50个对照样本，使用R软件包ChAMP进行甲基化阵列分析，对数据进行过滤，随后用函数champ.norm对数据进行标准化处理，最后计算差异甲基化；
[0016]C1：所述SNP的数据总共有387个样本，其中包括345个肝癌样本和42个对照样本，使用MATLAB2018b软件计算出SNP位点的Pvalue值，查看基因突变的显著性；
[0017]D1：在所述RNA
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seq的基因表达谱的数据中总共有387个样本其中包括345个肝癌样本和42个对照样本。
[0018]S2中的所述差异表达分析的步骤中：
[0019]使用perl语言对肝癌的CNV数据进行正常样本比肝癌样本的差异表达分析；
[0020]使用R软件包limma对RNA表达谱数据进行差异表达分析；进一步地，基于背景集Homo_sapiens.GRCh38.98.chr.gtf提取mRNA和lncRNA表达谱，并且与健康对照相比，对肝癌样本进行差异表达分析；进一步地，limma包中的normalize Between Arrays函数被用来对表达谱进行标准化；进一步地，当某一个RNA对应多个探针，则选择这些探针的平均表达值作为该RNA的表达值。
[0021]S3中所述加权基因共表达网络分析包括如下步骤：
[0022]A2：使用hclust函数对提取的与EIF4A3显著相关的上调和下调的7574个mRNA进行层次聚类分析；
[0023]B2：利用pick Soft Threshold函数筛选模块构建过程中的软阈值功率值；
[0024]C2：用候选功率检验不同模块的平均连通度及其独立度；WGCNA R包用于构建共表达网络；
[0025]D2：最小模块大小被设置为30，并且每个模块被分配一个唯一的颜色；基于string数据库，构建了蛋白质互作网络，只保留了与联合得分>500的交互作用。进一步地，所述候选功率为1～30。进一步地，当独立度>0.9时，选择合适的功率值。
[0026]S4中所述构建综合调控网络包括如下步骤：
[0027]A3：应用clusterProfiler包对与EIF4A3表型相关性最大的3个模块的1619个mRNA进行功能富集分析，以探索模块基因参与的功能和信号通路；
[0028]B3：应用基因集富集分析(GSEA)探索富集在肝癌样本和EIF4A3高表达样本通路，并对通过基因集变异分析(GSVA)获得每条通路在肝癌样本和EIF4A3高表达样本的GSVA评分；在肝癌样本具有高GSVA评本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种影响肝癌细胞增殖的调控网络构建方法，其特征在于：该构建方法包括以下步骤：S1：数据处理：从癌症基因组图集数据库中下载肝癌数据，并对这些肝癌数据进行预处理；所述肝癌数据包括基于Affymetrix人类基因组U133a阵列平台的RNA_Seq的基因表达谱、甲基化的基因表达谱、SNP的数据和CNV的数据；S2：差异表达分析：对肝癌数据分别在EIF4A3低表达的样本和EIF4A3高表达的样本中的情况进行差异表达分析以寻找与EIF4A3表达相关的基因；S3：加权基因共表达网络分析：加权基因共表达网络分析：提取在EIF4A3低表达的样本和EIF4A3高表达的样本中分别低表达和高表达的mRNA，执行WGCNA以探索与肝癌相关的模块；S4：构建综合调控网络：对与表型相关性最大的模块基因进行功能富集分析，构建调节EIF4A3表达以影响肝癌细胞增殖的综合调控网络。2.根据权利要求1所述一种影响肝癌细胞增殖的调控网络构建方法，其特征在于：S1中的所述数据处理的步骤如下：A1：在CNV数据中有375个肝癌样本和391个对照样本，对CNV数据进行基因注释，将拷贝数位点转换为基因symbol，以供后续分析；B1：在肝癌甲基化的基因表达谱数据中有380个肝癌样本和50个对照样本，使用R软件包ChAMP进行甲基化阵列分析，对数据进行过滤，随后用函数champ.norm对数据进行标准化处理，最后计算差异甲基化；C1：所述SNP的数据总共有387个样本其中包括345个肝癌样本和42个对照样本，使用MATLAB2018b软件计算出SNP位点的Pvalue值，查看基因突变的显著性；D1：在所述RNA
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seq的基因表达谱的中总共有387个样本其中包括345个肝癌样本和42个对照样本。S2中的所述差异表达分析的步骤中：基于背景集Homo_sapiens.GRCh38.98.chr.gtf提取mRNA和lncRNA表达谱，并且与健康对照相比，对肝癌样本进行差异表达分析；使用perl语言对肝癌的CNV数据进行正常样本比肝癌样本的差异表达分析；使用R软件包limma对RNA表达谱数据进行差异表达分析；limma包中的normalizeBetweenArrays函数被用来对表达谱进行标准化；当某一个RNA对应多个探针，则选择这些探针的平均表达值作为该RNA的表达值。S3中所述加权基因共表达网络分析包括如下步骤：A2：使用hclust函数对提取的与EIF4A3显著相关的上调的和下调的7574个mRNA进行层次聚类分析；B2：利用pick Soft Threshold函数筛选模块构建过程中的软阈值功率值；C2：用候选功率检验不同模块的平均连通度及其独立度；WGCNA R包用于构建共表达网络；D2：最小模块大小被设置为30，并且每个模块被分配一个唯一的颜色。S4中所述构建综合调控网络包括如下步骤：A3：应用clusterProfiler包对与EIF4A3表达相关性最大的1619个mRNA进行功能富集
分析，以探索模块基因参与的功能和信号通路；B3：应用基因集富集分析探索富集在肝癌样本和EIF4A3高表达样本通路，并对通过基因集变异分析获得每条通路在肝癌样本和EIF4A3高表达样本的GSVA评分；C3：基于RNA Inter数据库库提取能够调控EIF4A3的lncRNA，结合功能富集过程获得的通路构建了lncRNA靶向EIF4A3介导的影响肝癌细胞增殖的综合调控网络。3.根据权利要求2所述一种影响肝癌细胞增殖的调控网络构建方法，其特征在于：所述EIF4A3被调节表达以调控肝癌细胞增殖能力中的应用，包括如下步骤：步骤A：构建稳定感染的敲除EIF4A3基因的细胞系；步骤B：构建稳定感染过表达EIF4A3基因的细胞系；步骤C：检测干扰EIF4A3基因表达对肝癌细胞的增殖能力的影响。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶甲舟，梁嵘，林燕，张锦燕，骆敏，马良，
申请(专利权)人：叶甲舟，
类型：发明
国别省市：