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不用做实验也可以轻松找到癌症组织特异性基因

已有 3563 次阅读 2020-9-1 10:59 |系统分类:科研笔记

组织特异性基因（Tissue-specific Genes）是指在不同类型的细胞中特异性表达的基因，其调节细胞特异的形态结构或生理功能。组织特异性基因的表达是理解生物学过程、生理环境和疾病产生的关键，对TissGenes的研究将有助于深入了解致病机制和特异性治疗靶点，同时可以促进对临床相关的突变基因的发现。

关于TissGDB

Tissue-specific Gene DataBase in cancer （TissGDB），由德州医学中心Zhao Zhongming教授实验室开发，年初发表于NAR杂志，是存储了癌症中组织特异性基因的数据库。

为了获得可靠的TissGenes，整合了三个代表性组织特异性基因表达数据库，分别是人类蛋白质图谱（HPA）、组织特异性基因表达和调节（TiGER）、基因型组织表达（GTEx），获得与28种癌症相关的22种组织类型，最终选择了2461个至少能在上述三种数据库的两个中检索到的TissGenes，以确保组织表达的特异性，为癌症和相关疾病研究提供了参考资源。

检索方式

在搜索框中输入Gene symbol、Entrez gene ID、UniProt accession进行索引

根据癌症类型进行搜索

编号	英文缩写	中文名
1	ACC	腺样囊性癌
2	BLCA	膀胱癌
3	BRCA	乳腺癌
4	CESC	宫颈鳞状细胞癌
5	COAD	结肠癌
6	ESCA	食管癌
7	GBM	脑癌 (胶质母细胞瘤)
8	KICH	肾嫌色细胞癌
9	KIRC	肾透明细胞癌
10	KIRP	乳头状肾细胞癌
11	LAML	骨髓癌
12	LGG	脑胶质瘤
13	LIHC	肝癌
14	LUAD	肺腺癌
15	LUSC	肺鳞状细胞癌
16	OV	卵巢癌
17	PAAD	胰腺癌
18	PCPG	肾上腺癌
19	PRAD	前列腺癌
20	SARC	软组织癌
21	SKCM	皮肤癌
22	STAD	胃癌
23	TGCT	睾丸癌
24	THCA	甲状腺癌
25	THYM	胸腺癌
26	UCEC	子宫内膜癌
27	UCS	子宫癌
28	UVM	眼癌

根据组织类型进行搜索

编号	英文名	中文名
1	Adrenal_Gland	肾上腺
2	Bladder	膀胱
3	Bone_Marrow	骨髓
4	Brain	脑
5	Breast	乳房
6	Cervix	子宫
7	Colon	结肠
8	Eye	眼睛
9	Kidney	肾
10	Liver	肝
11	Lung	肺
12	Ovary	卵巢
13	Pancreas	胰腺
14	Prostate	前列腺
15	Skin	皮肤
16	Soft_Tissue	软组织
17	Stomach	胃
18	Testis	睾丸
19	Thymus	胸腺
20	Thyroid_Gland	甲状腺
21	Uterus	子宫
22	Esophagus	食道

根据疾病所在染色体号进行搜索

检索结果

以TMPRSS2基因为例来看一看如何解读检索结果。

TMPRSS：自1988年发现第一个TMPRSS基因，至今已发现十余个家族基因，并且发现该基因的突变会引起耳聋、癌症（如前列腺癌症、卵巢腺瘤、乳腺癌、胰腺癌等）、贫血等疾病的产生。

下面是检索结果页面，点击Symbol号进入基因详情页面。

详情展示分为7部分，蓝色字体可点击跳转对应信息。具体见下：

1. TissGeneSummary

该部分展示了基因的基本信息（如Symbol号、别名、基因组位置）；与基因表达、信号通路、调节机制相关的信息，蓝色字体与各数据库相关联，同时展示了基因的组织和癌症类型以及相关的PubMed文章。

2. TissGeneExp

该部分根据基因的表达量进行了各种注释。

2.1 基因在28种癌症类型中的表达情况，X轴是28种癌症类型，Y轴是经过标准化计算后的基因表达值

由图可知TMPRSS2基因在前列腺癌（PRAD）、肾嫌色细胞癌（KICH）和结肠癌（COAD）中的表达相对较高。这个图如果能按照表达量排序会看着更为清楚。

2.2 基因在28种癌症类型中异构体表达情况，X轴是28种癌症类型，Y轴是经过标准化计算后的基因表达之值，不同颜色代表不同类型的异构体。可以看到TMPRSS2有一个转录本只在PRAD癌症中显著表达。这个转录本有可能成为潜在的检测标记物。同一基因不同剪接体有不同的表达和功能是拓展已有基因功能研究的很好的路子。

2.3 根据GETx数据库展示了基因在正常组织中的表达值（仅展示与28种癌症相关组织类型），X轴是组织类型，Y轴是经过标准化计算后的基因表达之值

发现TMPRSS2基因在前列腺（Prostate）、胰腺（Pancreas）和胃（Stomach）中的表达较高。这样把癌症和正常割裂开来看，对判断致癌性意义不大。

2.4 展示了基因在14种不同癌症类型中的表达情况，以在正常组织中的表达量作为对照，X轴是癌症类型，Y轴是经过标准化计算后的基因表达之值。

直观展示了TMPRSS2基因在14中不同癌症类型中相对于正常组织的上下调表达情况。

发现该基因在头颈部鳞状细胞癌（HNSC）、肾透明细胞癌（KIRC）、乳头状肾细胞癌（KIRP） 癌组织中的表达量相对正常组织显著下调，而在前列腺癌（PRAD）、肾嫌色细胞癌（KICH） 中的表达量明显高于正常组织中的表达量。这个图如果再能附加一个统计检验p-value就更好了。

2.5 TMPRS2基因在不同癌症类型中显著差异表达情况，筛选标准 Log2(fold change)绝对值>1 and FDR<0.05。

3. TissGene-miRNA

在28种癌症类型中，TissGene相关的显著抗性miRNA

4. TissGeneMut:TissGeneSNV, TissGeneCNV, and TissGeneFusions

4.1 TissGeneSNV

每个基因座的单核苷酸位点变异（SNV）统计，不同颜色代表不同的癌症类型，圆圈大小表示样本数多少

由图可知，不同癌症中，TMPRSS2基因DNA序列的不同位置发生核苷酸变异。这个图只能看个大概，具体还是到TCGA的官网查看更清晰。TCGA数据库使用。

TissGene的28种癌症类型的体细胞核苷酸变体，X轴是癌症类型，X轴括号中的数字表示具有突变的样本数（nsSNV），Y轴是突变样品的百分比

基因在不同组织中的不同突变类型，按突变频率排列。

4.2 TissGeneCNV

展示了TMPRSS2基因在28种癌症类型中的基因拷贝数变异（CNV），X轴是癌症类型，Y轴是不同拷贝变异类型所占的比例

4.3 TissGeneFusions

在肿瘤发生时，经常会发生基因组水平的断裂和重新拼接。当两个基因分别断成两半，并且发生了错误拼接时，就有可能形成新的基因片段，这就叫做融合基因。大多数情况下，融合基因可以导致异常序列或功能的蛋白质的产生，或者某些基因表达的失调，从而导致或促进肿瘤的发生。该表展示了包含TMPRSS2基因的融合基因类型。融合基因因为本身不在正常细胞中出现，是绝好的检测和治疗靶点。