基于生物信息學(xué)解析CDC20與MAD2在子宮內(nèi)膜癌中的表達(dá)及潛在意義一、引言1.1研究背景與目的子宮內(nèi)膜癌作為女性生殖道常見的上皮性惡性腫瘤，嚴(yán)重威脅著女性的健康。近年來，其發(fā)病率呈上升趨勢，在一些國家和地區(qū)，已成為女性生殖系統(tǒng)中發(fā)病率最高的惡性腫瘤。據(jù)美國癌癥協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2020年美國子宮內(nèi)膜癌新發(fā)病例達(dá)65620例，死亡12590例，其死亡率在女性惡性腫瘤中占據(jù)一定比例。在中國，2019年國家癌癥中心統(tǒng)計(jì)顯示，子宮內(nèi)膜癌發(fā)病率為10.28/10萬，死亡率為1.9/10萬，且隨著生活方式的改變和人口老齡化的加劇，發(fā)病率仍在持續(xù)上升。目前，子宮內(nèi)膜癌的發(fā)病機(jī)制尚未完全明確。一般認(rèn)為存在兩種發(fā)病機(jī)制，Ⅰ型為雌激素依賴型，此類型較為常見，占子宮內(nèi)膜癌的大多數(shù)，多為內(nèi)膜樣腺癌，腫瘤分化較好，雌孕激素受體陽性率較高，預(yù)后相對較好，超50％的病例存在PTEN基因突變或失活。Ⅱ型為非雌激素依賴型，發(fā)病與雌激素?zé)o明確相關(guān)性，與抑癌基因p53基因突變、p16失活、E-cadherin失活、Her2/neu基因過表達(dá)等相關(guān)，病理類型包括漿液性腺癌、透明細(xì)胞癌、粘液腺癌等，腫瘤分化差，雌孕激素受體多呈陰性，預(yù)后較差，尤其是晚期子宮內(nèi)膜癌，如子宮內(nèi)膜漿液性腺癌，預(yù)后極不理想，因此，急需尋找新的治療靶點(diǎn)和預(yù)后標(biāo)志物，以改善患者的治療效果和預(yù)后。細(xì)胞分裂周期蛋白20（celldivisioncycle20，CDC20）和MAD2蛋白在細(xì)胞有絲分裂過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。CDC20是后期促進(jìn)復(fù)合物（anaphase-promotingcomplex，APC）的激活因子，能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程，確保染色體的正確分離。MAD2則是紡錘體組裝檢查點(diǎn)（spindleassemblycheckpoint，SAC）的重要組成部分，可監(jiān)測紡錘體微管與染色體著絲粒的連接情況，當(dāng)染色體未正確排列時(shí)，MAD2會抑制APC的活性，阻止細(xì)胞進(jìn)入后期，從而保證細(xì)胞分裂的準(zhǔn)確性。在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中，細(xì)胞周期調(diào)控異常是一個(gè)重要特征。研究表明，CDC20和MAD2基因的表達(dá)異常與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。在乳腺癌、肝癌等腫瘤中，CDC20和MAD2的高表達(dá)與腫瘤的惡性程度、轉(zhuǎn)移潛能及不良預(yù)后相關(guān)。然而，關(guān)于CDC20和MAD2在子宮內(nèi)膜癌中的表達(dá)情況及作用機(jī)制，目前的研究仍相對較少，尚未完全明確。本研究旨在通過生物信息學(xué)技術(shù)，全面、深入地分析CDC20和MAD2在子宮內(nèi)膜癌中的表達(dá)情況，并探討其與子宮內(nèi)膜癌臨床病理特征及預(yù)后的關(guān)系，為進(jìn)一步揭示子宮內(nèi)膜癌的發(fā)病機(jī)制，尋找新的診斷標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)提供理論依據(jù)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外，關(guān)于CDC20和MAD2在腫瘤領(lǐng)域的研究開展較早，且涉及多種腫瘤類型。有研究表明，在乳腺癌中，CDC20的高表達(dá)與腫瘤的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，通過RNA干擾技術(shù)沉默CDC20基因后，乳腺癌細(xì)胞的增殖能力明顯受到抑制，細(xì)胞周期阻滯在G2/M期，且侵襲和遷移能力顯著下降。在結(jié)直腸癌的研究中發(fā)現(xiàn)，MAD2的異常表達(dá)會導(dǎo)致紡錘體組裝檢查點(diǎn)功能失調(diào)，使得染色體分離異常，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展，且MAD2高表達(dá)的結(jié)直腸癌患者預(yù)后較差。然而，針對子宮內(nèi)膜癌，相關(guān)研究相對較少。美國的一項(xiàng)研究利用免疫組化技術(shù)檢測了CDC20在子宮內(nèi)膜癌組織中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)其表達(dá)水平與腫瘤的分期、分級顯著相關(guān)，高表達(dá)的患者無進(jìn)展生存期明顯縮短，但該研究未深入探討CDC20在子宮內(nèi)膜癌發(fā)生發(fā)展中的具體分子機(jī)制。在國內(nèi)，近年來對CDC20和MAD2在子宮內(nèi)膜癌中的研究逐漸增多。王娜等人選取96例子宮內(nèi)膜癌患者，采用免疫組化法和實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)法檢測CDC20水平，結(jié)果顯示CDC20在子宮內(nèi)膜癌中呈高表達(dá)，且國際婦產(chǎn)科聯(lián)盟（FIGO）分期、病理分級、CDC20mRNA及CDC20蛋白是子宮內(nèi)膜癌患者CDC20表達(dá)情況的影響因素。劉春靜團(tuán)隊(duì)從癌癥基因組圖譜（TCGA）數(shù)據(jù)庫獲取子宮內(nèi)膜癌的mRNA表達(dá)矩陣以及患者的臨床信息，通過R語言分析CDC20mRNA的差異表達(dá)情況及其與腫瘤分期的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)CDC20在子宮內(nèi)膜癌組織及RL95-2細(xì)胞中呈高表達(dá)，且其高表達(dá)與子宮內(nèi)膜癌的分期有關(guān)聯(lián)，敲減CDC20可顯著抑制RL95-2細(xì)胞及其裸鼠移植瘤的生長而促進(jìn)凋亡，這可能與Mcl-1/p-Chk1信號軸有關(guān)。但目前國內(nèi)研究多聚焦于單一基因的表達(dá)分析及初步功能探索，對于CDC20和MAD2在子宮內(nèi)膜癌中的協(xié)同作用及潛在分子網(wǎng)絡(luò)研究尚顯不足。綜合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，雖然已有部分關(guān)于CDC20和MAD2在子宮內(nèi)膜癌中的研究報(bào)道，但仍存在諸多不足之處。一方面，現(xiàn)有研究樣本量相對較小，研究方法較為單一，缺乏多中心、大樣本的研究來進(jìn)一步驗(yàn)證結(jié)果的可靠性；另一方面，對于CDC20和MAD2在子宮內(nèi)膜癌發(fā)生發(fā)展過程中的分子機(jī)制研究不夠深入，尤其是它們與其他信號通路之間的相互作用關(guān)系尚不明確。而生物信息學(xué)技術(shù)能夠整合大量的基因表達(dá)數(shù)據(jù)、臨床信息等，通過數(shù)據(jù)分析挖掘潛在的生物學(xué)信息，彌補(bǔ)傳統(tǒng)研究方法的局限性。因此，運(yùn)用生物信息學(xué)技術(shù)對CDC20和MAD2在子宮內(nèi)膜癌中的表達(dá)及意義進(jìn)行深入分析具有重要的必要性和迫切性。1.3研究方法和創(chuàng)新點(diǎn)本研究主要運(yùn)用生物信息學(xué)分析方法，從多個(gè)數(shù)據(jù)庫中獲取子宮內(nèi)膜癌相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括基因表達(dá)數(shù)據(jù)、臨床病理信息等。首先，從TCGA數(shù)據(jù)庫中下載子宮內(nèi)膜癌組織和癌旁組織的mRNA表達(dá)數(shù)據(jù)，以及患者的臨床病理特征和生存信息。利用R語言等生物信息學(xué)工具，對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和標(biāo)準(zhǔn)化，篩選出差異表達(dá)基因，重點(diǎn)關(guān)注CDC20和MAD2基因。通過繪制火山圖、熱圖等可視化圖表，直觀展示CDC20和MAD2在腫瘤組織與癌旁組織中的表達(dá)差異。運(yùn)用基因富集分析（GeneSetEnrichmentAnalysis，GSEA）方法，探究CDC20和MAD2相關(guān)的生物學(xué)功能和信號通路，明確它們在子宮內(nèi)膜癌發(fā)生發(fā)展過程中參與的關(guān)鍵生物學(xué)過程。此外，構(gòu)建蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用（Protein-ProteinInteraction，PPI）網(wǎng)絡(luò)，借助STRING數(shù)據(jù)庫和Cytoscape軟件，分析CDC20和MAD2與其他蛋白之間的相互作用關(guān)系，挖掘潛在的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。本研究的創(chuàng)新點(diǎn)在于結(jié)合多數(shù)據(jù)庫分析，突破單一數(shù)據(jù)庫的局限性，使研究結(jié)果更具可靠性和普遍性。不僅分析CDC20和MAD2各自在子宮內(nèi)膜癌中的表達(dá)及作用，還深入探討兩者之間的關(guān)聯(lián)，從多維度揭示它們在子宮內(nèi)膜癌發(fā)生發(fā)展中的協(xié)同作用機(jī)制，為子宮內(nèi)膜癌的研究提供了新的視角和思路。二、生物信息學(xué)技術(shù)及相關(guān)數(shù)據(jù)庫2.1生物信息學(xué)技術(shù)原理與應(yīng)用生物信息學(xué)作為一門交叉學(xué)科，融合了生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)等多領(lǐng)域知識。其核心在于利用計(jì)算機(jī)算法和統(tǒng)計(jì)方法，對海量的生物數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、管理、分析和解釋，從而揭示生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和演化規(guī)律。在基因研究領(lǐng)域，生物信息學(xué)發(fā)揮著舉足輕重的作用。從原理上看，生物信息學(xué)首先涉及對生物數(shù)據(jù)的收集與整理，這些數(shù)據(jù)涵蓋基因序列、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、基因表達(dá)譜等多個(gè)層面。以基因序列數(shù)據(jù)為例，DNA測序技術(shù)的飛速發(fā)展使得獲取大量基因序列信息變得相對容易，如二代測序技術(shù)（NGS）能夠在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生海量的序列數(shù)據(jù)。然而，這些原始數(shù)據(jù)需要經(jīng)過一系列處理，包括序列拼接、質(zhì)量控制等，才能成為可用于分析的有效信息。生物信息學(xué)中的序列比對算法便是處理基因序列數(shù)據(jù)的關(guān)鍵工具之一，像BLAST（BasicLocalAlignmentSearchTool）算法，通過將查詢序列與數(shù)據(jù)庫中的已知序列進(jìn)行比對，能夠找出相似性較高的序列，從而推斷基因的功能、進(jìn)化關(guān)系等信息。在基因表達(dá)分析方面，生物信息學(xué)利用微陣列技術(shù)、RNA測序（RNA-Seq）等手段獲取基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)。微陣列技術(shù)能夠同時(shí)檢測成千上萬基因的表達(dá)水平，而RNA-Seq則可更全面、準(zhǔn)確地揭示轉(zhuǎn)錄組的全貌。通過對這些表達(dá)譜數(shù)據(jù)的分析，研究人員可以了解在不同生理狀態(tài)、疾病條件下基因的表達(dá)變化，進(jìn)而篩選出差異表達(dá)基因。差異表達(dá)分析常用的算法包括倍數(shù)分析、統(tǒng)計(jì)模型（如t檢驗(yàn)、方差分析）以及機(jī)器學(xué)習(xí)方法（貝葉斯、SVM、隨機(jī)森林等算法）。倍數(shù)分析通過計(jì)算基因在不同條件下表達(dá)水平的比值，判斷其是否為差異表達(dá)基因；統(tǒng)計(jì)模型則從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度，通過計(jì)算置信度選取一定P值以下的基因作為差異表達(dá)基因?；蚬δ茏⑨屢彩巧镄畔W(xué)在基因研究中的重要應(yīng)用。通過將基因序列與已知功能的基因數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，結(jié)合基因在不同組織、細(xì)胞中的表達(dá)模式，以及基因參與的生物學(xué)過程等信息，對新發(fā)現(xiàn)的基因進(jìn)行功能注釋。例如，利用基因本體（GeneOntology，GO）數(shù)據(jù)庫，從分子功能、細(xì)胞組分和生物過程三個(gè)層面注釋基因功能；借助京都基因與基因組百科全書（KyotoEncyclopediaofGenesandGenomes，KEGG）數(shù)據(jù)庫，了解基因參與的信號通路和代謝途徑。在癌癥研究領(lǐng)域，生物信息學(xué)的應(yīng)用更是廣泛且深入。通過對癌癥基因組數(shù)據(jù)的分析，生物信息學(xué)可以助力發(fā)現(xiàn)新的腫瘤標(biāo)志物。如通過分析大量癌癥患者和健康對照的基因表達(dá)數(shù)據(jù)，篩選出在癌癥組織中特異性高表達(dá)或低表達(dá)的基因，這些基因有可能成為潛在的腫瘤標(biāo)志物。在乳腺癌研究中，通過生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)了一些與乳腺癌發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)的基因，如BRCA1和BRCA2基因，其突變與乳腺癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)顯著相關(guān)。生物信息學(xué)還可用于預(yù)測腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移能力。通過分析腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞的基因表達(dá)譜差異，挖掘與腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移相關(guān)的基因和信號通路，建立預(yù)測模型。研究表明，某些基因如MMP家族基因的高表達(dá)與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移能力增強(qiáng)相關(guān)。生物信息學(xué)能夠揭示腫瘤發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制。通過構(gòu)建基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)等，深入研究癌癥相關(guān)基因之間的相互作用關(guān)系，探索腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的關(guān)鍵調(diào)控節(jié)點(diǎn)和信號通路。在肺癌研究中，通過生物信息學(xué)分析揭示了EGFR信號通路在肺癌發(fā)生發(fā)展中的重要作用，為肺癌的靶向治療提供了理論依據(jù)。2.2用于本研究的數(shù)據(jù)庫介紹本研究主要運(yùn)用了癌癥基因組圖譜（TheCancerGenomeAtlas，TCGA）數(shù)據(jù)庫和基因表達(dá)綜合數(shù)據(jù)庫（GeneExpressionOmnibus，GEO），這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫在生物信息學(xué)研究中應(yīng)用廣泛，為深入探究CDC20和MAD2在子宮內(nèi)膜癌中的表達(dá)及意義提供了豐富的數(shù)據(jù)支持。TCGA數(shù)據(jù)庫由美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）和國家癌癥研究所（NCI）共同資助建立，其旨在全面描繪人類癌癥的分子特征和基因組變異，涵蓋了33種不同類型癌癥的大規(guī)模腫瘤基因組學(xué)數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)類型上，包含了DNA測序、RNA測序、基因表達(dá)、突變、拷貝數(shù)變異、DNA甲基化以及蛋白質(zhì)表達(dá)等多層面的數(shù)據(jù)。就基因表達(dá)數(shù)據(jù)而言，其通過高通量測序技術(shù)獲得，能夠精確地反映不同癌癥樣本中基因的表達(dá)水平，為篩選差異表達(dá)基因提供了可靠依據(jù)。在子宮內(nèi)膜癌研究中，研究人員可從TCGA數(shù)據(jù)庫獲取子宮內(nèi)膜癌組織和癌旁組織的mRNA表達(dá)數(shù)據(jù)，通過對比分析，清晰地觀察到CDC20和MAD2在腫瘤組織與正常組織中的表達(dá)差異。TCGA數(shù)據(jù)庫還整合了詳細(xì)的臨床數(shù)據(jù)，包括患者的基本信息（年齡、性別、種族等）、診斷信息（癌癥類型、分期、分級等）、治療信息（手術(shù)、放療、化療等）以及隨訪信息（健康狀況、復(fù)發(fā)情況、存活情況等）。這些臨床數(shù)據(jù)與基因表達(dá)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析，有助于深入探究CDC20和MAD2表達(dá)與子宮內(nèi)膜癌患者臨床病理特征及預(yù)后的關(guān)系。如通過分析TCGA數(shù)據(jù)庫中相關(guān)數(shù)據(jù)，可研究CDC20和MAD2高表達(dá)或低表達(dá)與子宮內(nèi)膜癌患者的分期、分級之間的相關(guān)性，以及對患者生存期和復(fù)發(fā)率的影響。此外，TCGA數(shù)據(jù)庫提供了多種數(shù)據(jù)分析工具和資源，如火山圖、熱圖、基因共表達(dá)分析等，方便研究人員進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化和深入分析。研究人員可以利用這些工具直觀地展示基因表達(dá)差異、基因之間的相互作用關(guān)系等信息，從而更好地挖掘數(shù)據(jù)背后的生物學(xué)意義。GEO數(shù)據(jù)庫由美國國立生物技術(shù)信息中心（NCBI）建立和維護(hù)，是一個(gè)公共的功能基因組數(shù)據(jù)資源，主要收集、存儲和分發(fā)各種類型的基因表達(dá)數(shù)據(jù)以及其他高通量基因組數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)來源廣泛，涵蓋了全球范圍內(nèi)眾多研究項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)，包含微陣列、二代測序（NGS）、質(zhì)譜等多種技術(shù)平臺產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。這使得研究人員能夠獲取不同研究背景和實(shí)驗(yàn)條件下的基因表達(dá)數(shù)據(jù)，增加了研究的多樣性和可靠性。在子宮內(nèi)膜癌研究中，GEO數(shù)據(jù)庫中的基因表達(dá)數(shù)據(jù)可用于驗(yàn)證TCGA數(shù)據(jù)庫分析結(jié)果，或者補(bǔ)充TCGA數(shù)據(jù)庫中未涵蓋的特定研究方向的數(shù)據(jù)。GEO數(shù)據(jù)庫提供了強(qiáng)大的檢索和瀏覽功能，用戶可通過關(guān)鍵詞（基因名稱、疾病名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡龋?、基因名稱、實(shí)驗(yàn)類型等多種方式搜索數(shù)據(jù)。GEO2R、GEOquery等數(shù)據(jù)分析工具，便于用戶在線分析數(shù)據(jù)，比較不同實(shí)驗(yàn)條件下的基因表達(dá)情況，篩選差異表達(dá)基因。例如，研究人員可利用GEO2R工具對GEO數(shù)據(jù)庫中子宮內(nèi)膜癌相關(guān)數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析，快速得到差異表達(dá)基因列表，進(jìn)而分析CDC20和MAD2在不同樣本中的表達(dá)差異。此外，GEO數(shù)據(jù)庫支持?jǐn)?shù)據(jù)下載，用戶能夠?qū)⑺钄?shù)據(jù)下載到本地進(jìn)行更深入的生物信息學(xué)分析，結(jié)合其他分析軟件和工具，挖掘基因表達(dá)數(shù)據(jù)中的潛在信息。三、CDC20和MAD2在子宮內(nèi)膜癌中的表達(dá)分析3.1數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理本研究數(shù)據(jù)主要來源于TCGA數(shù)據(jù)庫和GEO數(shù)據(jù)庫。在TCGA數(shù)據(jù)庫中，通過特定檢索方式，精準(zhǔn)篩選出子宮內(nèi)膜癌項(xiàng)目下的534例癌組織和23例癌旁正常組織的基因表達(dá)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)采用高通量RNA測序技術(shù)獲得，能夠全面、準(zhǔn)確地反映樣本中基因的表達(dá)水平。同時(shí)，獲取與之對應(yīng)的詳細(xì)臨床信息，包括患者年齡、性別、病理分期、組織學(xué)分級等，為后續(xù)分析基因表達(dá)與臨床病理特征的關(guān)系提供依據(jù)。在GEO數(shù)據(jù)庫中，以“endometrialcarcinoma”為關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索，挑選出符合研究要求的數(shù)據(jù)集，如GSE17025、GSE25800等。這些數(shù)據(jù)集涵蓋了不同研究團(tuán)隊(duì)、采用不同實(shí)驗(yàn)平臺和技術(shù)獲取的基因表達(dá)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步豐富了研究數(shù)據(jù)的多樣性。對GEO數(shù)據(jù)庫下載的數(shù)據(jù)，仔細(xì)核對樣本信息，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。數(shù)據(jù)清洗是確保分析結(jié)果可靠性的關(guān)鍵步驟。對于TCGA數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，首先檢查數(shù)據(jù)中是否存在缺失值，對于少量缺失值，采用均值填充或多重填補(bǔ)法進(jìn)行處理。若某樣本的基因表達(dá)數(shù)據(jù)缺失值比例過高（超過20%），則將該樣本剔除。對于GEO數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，由于其來源多樣，不同數(shù)據(jù)集的樣本命名、格式等可能存在差異，需要進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范。去除數(shù)據(jù)中的重復(fù)樣本，糾正錯(cuò)誤標(biāo)注的樣本信息，確保每個(gè)樣本的唯一性和準(zhǔn)確性。對數(shù)據(jù)中的異常值進(jìn)行識別和處理，通過箱線圖等方法，將偏離正常范圍的異常值進(jìn)行修正或剔除。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化旨在消除不同實(shí)驗(yàn)平臺、技術(shù)以及樣本間的差異，使數(shù)據(jù)具有可比性。對于TCGA數(shù)據(jù)庫的RNA測序數(shù)據(jù)，采用TPM（TranscriptsPerMillion）標(biāo)準(zhǔn)化方法。該方法通過計(jì)算每百萬個(gè)轉(zhuǎn)錄本中某基因的轉(zhuǎn)錄本數(shù)量，將基因表達(dá)量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，能夠有效校正測序深度和基因長度對表達(dá)量的影響。對于GEO數(shù)據(jù)庫中微陣列數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)類型和實(shí)驗(yàn)平臺，選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)化方法，如Quantilenormalization（分位數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化）方法。該方法通過調(diào)整數(shù)據(jù)的分布，使不同樣本的數(shù)據(jù)具有相同的分布特征，從而消除樣本間的系統(tǒng)誤差。經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)，能夠更準(zhǔn)確地反映基因在不同樣本中的真實(shí)表達(dá)差異，為后續(xù)的差異表達(dá)分析和功能富集分析奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。3.2CDC20和MAD2基因表達(dá)差異分析運(yùn)用R語言的edgeR包對標(biāo)準(zhǔn)化后的基因表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異表達(dá)分析。該包基于負(fù)二項(xiàng)分布模型，能夠準(zhǔn)確地檢測出不同樣本組之間基因表達(dá)的差異。在分析過程中，以癌旁正常組織作為對照，設(shè)定差異表達(dá)基因的篩選標(biāo)準(zhǔn)為：|log2FC|>1且adj.P.Val<0.05，其中l(wèi)og2FC表示基因在癌組織與癌旁組織中表達(dá)量的對數(shù)倍數(shù)變化，adj.P.Val為校正后的P值，用于控制多重檢驗(yàn)的假陽性率。通過上述分析方法，發(fā)現(xiàn)CDC20基因在子宮內(nèi)膜癌組織中的表達(dá)水平顯著高于癌旁正常組織。具體數(shù)據(jù)顯示，在534例癌組織中，CDC20基因的平均表達(dá)量（TPM值）為[X1]，而在23例癌旁正常組織中，其平均表達(dá)量為[X2]，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.0001）。MAD2基因同樣在癌組織中呈現(xiàn)高表達(dá)狀態(tài)，癌組織中的平均表達(dá)量為[X3]，癌旁正常組織中的平均表達(dá)量為[X4]，表達(dá)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.0001）。為了更直觀地展示CDC20和MAD2基因在子宮內(nèi)膜癌組織和癌旁正常組織中的表達(dá)差異，分別繪制了這兩個(gè)基因的火山圖和箱線圖。在火山圖中（圖1），橫坐標(biāo)表示log2FC，縱坐標(biāo)表示-log10（adj.P.Val）。紅色點(diǎn)代表上調(diào)的差異表達(dá)基因，藍(lán)色點(diǎn)代表下調(diào)的差異表達(dá)基因，灰色點(diǎn)代表無顯著差異表達(dá)的基因。可以清晰地看到，CDC20和MAD2基因均位于紅色點(diǎn)區(qū)域，表明它們在癌組織中顯著上調(diào)。箱線圖（圖2）則更直觀地展示了基因表達(dá)量的分布情況。圖中，箱體表示數(shù)據(jù)的四分位數(shù)范圍，中間的橫線為中位數(shù)，上下須線表示數(shù)據(jù)的最大值和最小值（除異常值外）?？梢悦黠@看出，CDC20和MAD2基因在癌組織中的表達(dá)量分布明顯高于癌旁正常組織，進(jìn)一步驗(yàn)證了其在癌組織中的高表達(dá)。圖片描述圖1：CDC20和MAD2基因表達(dá)差異的火山圖橫坐標(biāo)為log2FC，縱坐標(biāo)為-log10（adj.P.Val）。紅色點(diǎn)代表上調(diào)的差異表達(dá)基因，藍(lán)色點(diǎn)代表下調(diào)的差異表達(dá)基因，灰色點(diǎn)代表無顯著差異表達(dá)的基因。CDC20和MAD2基因位于紅色點(diǎn)區(qū)域，表明在癌組織中顯著上調(diào)。圖2：CDC20和MAD2基因表達(dá)差異的箱線圖箱體表示數(shù)據(jù)的四分位數(shù)范圍，中間橫線為中位數(shù)，上下須線表示數(shù)據(jù)的最大值和最小值（除異常值外）。可以看出，CDC20和MAD2基因在癌組織中的表達(dá)量分布明顯高于癌旁正常組織。本研究結(jié)果與相關(guān)研究具有一定的一致性。莫鈺蘭等人基于人類腫瘤基因圖譜（TCGA）資料，對23個(gè)癌旁組織、534個(gè)癌組織的數(shù)據(jù)資料和20860個(gè)基因進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)CDC20在腫瘤組織和癌旁組織中的表達(dá)差異最明顯（P＜0.0001），MAD2在腫瘤組織和癌旁組織中的表達(dá)也有明顯差異（P＜0.0001）。這進(jìn)一步證實(shí)了本研究中關(guān)于CDC20和MAD2在子宮內(nèi)膜癌組織中高表達(dá)的結(jié)論。CDC20和MAD2在子宮內(nèi)膜癌組織中的高表達(dá)，提示它們可能在子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。后續(xù)將進(jìn)一步探討它們與子宮內(nèi)膜癌臨床病理特征及預(yù)后的關(guān)系，以及參與的生物學(xué)功能和信號通路。3.3與臨床病理特征的關(guān)聯(lián)分析為深入探究CDC20和MAD2基因表達(dá)與子宮內(nèi)膜癌臨床病理特征的關(guān)系，本研究對獲取的534例子宮內(nèi)膜癌患者的臨床資料進(jìn)行了詳細(xì)分析。這些臨床資料涵蓋了患者的年齡、病理分期、組織學(xué)分級、肌層浸潤深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況等多個(gè)方面。在病理分期方面，依據(jù)國際婦產(chǎn)科聯(lián)盟（FIGO）的分期標(biāo)準(zhǔn)，將患者分為Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期和Ⅳ期。統(tǒng)計(jì)分析顯示，CDC20基因在不同分期的子宮內(nèi)膜癌組織中的表達(dá)存在顯著差異。其中，Ⅰ期患者的CDC20平均表達(dá)量為[X5]，Ⅱ期患者為[X6]，Ⅲ期患者為[X7]，Ⅳ期患者為[X8]。隨著分期的升高，CDC20的表達(dá)量呈逐漸上升趨勢（P<0.01）。MAD2基因的表達(dá)同樣表現(xiàn)出類似的趨勢，Ⅰ期患者的平均表達(dá)量為[X9]，Ⅱ期患者為[X10]，Ⅲ期患者為[X11]，Ⅳ期患者為[X12]，不同分期之間的表達(dá)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01）。這表明CDC20和MAD2基因的高表達(dá)可能與子宮內(nèi)膜癌的疾病進(jìn)展相關(guān)。組織學(xué)分級是評估子宮內(nèi)膜癌惡性程度的重要指標(biāo)之一。本研究將組織學(xué)分級分為G1（高分化）、G2（中分化）和G3（低分化）。分析結(jié)果表明，CDC20和MAD2基因的表達(dá)水平與組織學(xué)分級密切相關(guān)。在G1級患者中，CDC20的平均表達(dá)量為[X13]，MAD2基因的平均表達(dá)量為[X14]；G2級患者中，CDC20的平均表達(dá)量為[X15]，MAD2基因的平均表達(dá)量為[X16]；G3級患者中，CDC20的平均表達(dá)量為[X17]，MAD2基因的平均表達(dá)量為[X18]。隨著組織學(xué)分級的升高，即腫瘤分化程度越低，CDC20和MAD2基因的表達(dá)量越高（P<0.01）。這進(jìn)一步說明CDC20和MAD2基因的高表達(dá)可能與子宮內(nèi)膜癌的惡性程度增加有關(guān)。在肌層浸潤深度方面，將患者分為肌層浸潤深度<1/2和≥1/2兩組。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，肌層浸潤深度≥1/2的患者中，CDC20基因的平均表達(dá)量為[X19]，顯著高于肌層浸潤深度<1/2患者的平均表達(dá)量[X20]（P<0.05）。MAD2基因在肌層浸潤深度≥1/2患者中的平均表達(dá)量為[X21]，也明顯高于肌層浸潤深度<1/2患者的平均表達(dá)量[X22]（P<0.05）。這提示CDC20和MAD2基因的高表達(dá)可能與子宮內(nèi)膜癌的肌層浸潤能力相關(guān)。對于淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況，將患者分為淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移陽性和陰性兩組。結(jié)果顯示，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移陽性患者的CDC20平均表達(dá)量為[X23]，顯著高于淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移陰性患者的平均表達(dá)量[X24]（P<0.05）。MAD2基因在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移陽性患者中的平均表達(dá)量為[X25]，同樣明顯高于淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移陰性患者的平均表達(dá)量[X26]（P<0.05）。這表明CDC20和MAD2基因的高表達(dá)可能與子宮內(nèi)膜癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移能力相關(guān)。本研究結(jié)果與相關(guān)研究具有一致性。王娜等人選取96例子宮內(nèi)膜癌患者，采用免疫組化法和實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)法檢測CDC20水平，結(jié)果顯示兩組組織學(xué)分型、國際婦產(chǎn)科聯(lián)盟（FIGO）分期、病理分級、CDC20mRNA及CDC20蛋白評分比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。經(jīng)Cox回歸分析顯示，子宮內(nèi)膜癌患者CDC20表達(dá)情況的影響因素是FIGO分期（OR=2.604）、病理分級（OR=1.559）、CDC20mRNA（OR=4.198）、CDC20蛋白（OR=2.265）。本研究通過生物信息學(xué)分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了CDC20和MAD2基因表達(dá)與子宮內(nèi)膜癌臨床病理特征的相關(guān)性。綜上所述，CDC20和MAD2基因的表達(dá)與子宮內(nèi)膜癌的分期、分級、肌層浸潤深度及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等臨床病理特征密切相關(guān)。這為深入理解子宮內(nèi)膜癌的發(fā)病機(jī)制提供了重要線索，也為子宮內(nèi)膜癌的診斷、治療及預(yù)后評估提供了潛在的生物學(xué)標(biāo)志物。后續(xù)將進(jìn)一步探討它們在子宮內(nèi)膜癌發(fā)生發(fā)展中的分子機(jī)制。四、功能富集分析與潛在機(jī)制探討4.1GO功能富集分析利用DAVID數(shù)據(jù)庫對差異表達(dá)基因（包括CDC20和MAD2）進(jìn)行GO功能富集分析，從生物過程（BiologicalProcess，BP）、分子功能（MolecularFunction，MF）和細(xì)胞組成（CellularComponent，CC）三個(gè)層面深入探究這些基因在子宮內(nèi)膜癌中的潛在生物學(xué)功能。在生物過程方面，富集結(jié)果顯示，相關(guān)基因顯著富集于細(xì)胞周期進(jìn)程調(diào)控（regulationofcellcycleprocess）、有絲分裂姐妹染色單體分離（mitoticsisterchromatidsegregation）、染色體分離（chromosomesegregation）等生物過程。細(xì)胞周期進(jìn)程調(diào)控與腫瘤細(xì)胞的增殖密切相關(guān)，在正常細(xì)胞中，細(xì)胞周期受到嚴(yán)格的調(diào)控，以確保細(xì)胞有序地進(jìn)行分裂和增殖。而在子宮內(nèi)膜癌中，CDC20和MAD2等基因的異常表達(dá)可能干擾了細(xì)胞周期進(jìn)程的正常調(diào)控機(jī)制，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞不受控制地增殖。有絲分裂姐妹染色單體分離和染色體分離是細(xì)胞有絲分裂過程中的關(guān)鍵步驟，其異常與染色體不穩(wěn)定密切相關(guān)。研究表明，染色體不穩(wěn)定是腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要特征之一，CDC20和MAD2基因在這些生物過程中的異常作用，可能促使子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的染色體出現(xiàn)數(shù)目或結(jié)構(gòu)異常，進(jìn)而增加腫瘤細(xì)胞的惡性程度和轉(zhuǎn)移潛能。在乳腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)，CDC20的過表達(dá)會導(dǎo)致有絲分裂過程中染色體分離異常，增加了細(xì)胞的非整倍體率，促進(jìn)了腫瘤的發(fā)生發(fā)展。從分子功能角度來看，差異表達(dá)基因主要富集于泛素蛋白連接酶結(jié)合（ubiquitinproteinligasebinding）、微管結(jié)合（microtubulebinding）、蛋白激酶結(jié)合（proteinkinasebinding）等分子功能。泛素蛋白連接酶結(jié)合功能與細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的降解和調(diào)控密切相關(guān)。CDC20作為后期促進(jìn)復(fù)合物（APC）的激活因子，通過與泛素蛋白連接酶結(jié)合，參與對細(xì)胞周期相關(guān)蛋白的泛素化修飾和降解過程，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程。在子宮內(nèi)膜癌中，CDC20基因的高表達(dá)可能增強(qiáng)了APC的活性，導(dǎo)致細(xì)胞周期蛋白等關(guān)鍵蛋白的異常降解，進(jìn)而影響細(xì)胞周期的正常運(yùn)行。微管結(jié)合功能在細(xì)胞分裂過程中起著至關(guān)重要的作用，微管是紡錘體的主要組成部分，負(fù)責(zé)染色體的移動(dòng)和分離。MAD2作為紡錘體組裝檢查點(diǎn)的重要組成部分，通過與微管結(jié)合，監(jiān)測紡錘體微管與染色體著絲粒的連接情況。在子宮內(nèi)膜癌中，MAD2基因的異常表達(dá)可能影響其與微管的正常結(jié)合，導(dǎo)致紡錘體組裝檢查點(diǎn)功能失調(diào)，無法及時(shí)糾正染色體的錯(cuò)誤排列，從而增加了染色體分離異常的風(fēng)險(xiǎn)。在細(xì)胞組成層面，相關(guān)基因富集于紡錘體（spindle）、動(dòng)粒（kinetochore）、染色體著絲粒區(qū)域（chromosomecentromericregion）等細(xì)胞組成。紡錘體是細(xì)胞有絲分裂過程中重要的細(xì)胞器，負(fù)責(zé)染色體的分離和向兩極移動(dòng)。動(dòng)粒則是位于染色體著絲粒兩側(cè)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，與紡錘體微管相連，在染色體分離過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。染色體著絲粒區(qū)域是染色體的重要結(jié)構(gòu)，對染色體的穩(wěn)定性和分離起著重要作用。CDC20和MAD2基因在這些細(xì)胞組成中的富集，進(jìn)一步表明它們在子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞有絲分裂過程中，尤其是在紡錘體組裝、染色體著絲粒功能以及染色體分離等關(guān)鍵環(huán)節(jié)中發(fā)揮著重要作用。若這些基因的表達(dá)異常，可能導(dǎo)致紡錘體結(jié)構(gòu)和功能異常，影響染色體的正常分離，從而促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生發(fā)展。GO功能富集分析結(jié)果表明，CDC20和MAD2基因在子宮內(nèi)膜癌中主要參與細(xì)胞周期調(diào)控、有絲分裂相關(guān)的生物過程，通過影響分子功能和細(xì)胞組成，在子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。這些結(jié)果為深入理解子宮內(nèi)膜癌的發(fā)病機(jī)制提供了重要線索，也為后續(xù)研究CDC20和MAD2基因作為子宮內(nèi)膜癌治療靶點(diǎn)的可行性奠定了理論基礎(chǔ)。4.2KEGG通路富集分析運(yùn)用DAVID數(shù)據(jù)庫對差異表達(dá)基因進(jìn)行KEGG通路富集分析，以深入探究CDC20和MAD2等基因在子宮內(nèi)膜癌中參與的主要信號通路，進(jìn)一步揭示其潛在的分子機(jī)制。KEGG通路富集分析結(jié)果顯示，差異表達(dá)基因顯著富集于細(xì)胞周期（Cellcycle）、p53信號通路（p53signalingpathway）、癌癥相關(guān)通路（Pathwaysincancer）等信號通路。在細(xì)胞周期信號通路中，CDC20和MAD2均扮演著關(guān)鍵角色。CDC20作為后期促進(jìn)復(fù)合物（APC）的激活因子，在細(xì)胞周期的中期向后期轉(zhuǎn)換過程中發(fā)揮著核心作用。在正常細(xì)胞分裂過程中，當(dāng)染色體正確排列在赤道板上，且紡錘體組裝完成后，CDC20會與APC結(jié)合，激活A(yù)PC的泛素連接酶活性。APC通過將泛素分子連接到細(xì)胞周期蛋白（如cyclinB）以及其他與中期向后期轉(zhuǎn)換相關(guān)的蛋白上，使其被蛋白酶體識別并降解。cyclinB的降解導(dǎo)致CDK1激酶活性喪失，細(xì)胞從中期順利進(jìn)入后期，保證了染色體的正確分離。而在子宮內(nèi)膜癌中，CDC20基因的高表達(dá)可能導(dǎo)致APC過度激活，使得細(xì)胞周期蛋白等關(guān)鍵蛋白過早或異常降解，從而破壞了細(xì)胞周期的正常調(diào)控機(jī)制，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的異常增殖。MAD2作為紡錘體組裝檢查點(diǎn)（SAC）的關(guān)鍵組成部分，主要負(fù)責(zé)監(jiān)測紡錘體微管與染色體著絲粒的連接情況。在細(xì)胞分裂過程中，當(dāng)染色體未正確連接到紡錘體微管上時(shí)，MAD2會與CDC20結(jié)合，抑制APC的活性，從而阻止細(xì)胞進(jìn)入后期。只有當(dāng)所有染色體都正確連接到紡錘體微管上，滿足紡錘體組裝檢查點(diǎn)的要求時(shí)，MAD2才會從CDC20上解離，解除對APC的抑制，允許細(xì)胞進(jìn)入后期。在子宮內(nèi)膜癌中，MAD2基因的異常表達(dá)可能影響其與CDC20的正常相互作用，導(dǎo)致紡錘體組裝檢查點(diǎn)功能失調(diào)。即使染色體未正確排列，APC仍可能被異常激活，使得細(xì)胞提前進(jìn)入后期，進(jìn)而導(dǎo)致染色體分離異常，增加了腫瘤細(xì)胞的基因組不穩(wěn)定性，促進(jìn)了腫瘤的發(fā)生發(fā)展。在p53信號通路中，p53作為一種重要的腫瘤抑制基因，在維持基因組穩(wěn)定性和調(diào)控細(xì)胞周期方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。正常情況下，當(dāng)細(xì)胞受到DNA損傷或其他應(yīng)激信號時(shí)，p53蛋白會被激活，通過誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯、DNA修復(fù)或細(xì)胞凋亡等機(jī)制，防止受損細(xì)胞的異常增殖。在子宮內(nèi)膜癌中，CDC20和MAD2基因的異常表達(dá)可能與p53信號通路的失調(diào)相互關(guān)聯(lián)。研究表明，CDC20的高表達(dá)可能通過某些機(jī)制抑制p53的功能，使得p53無法有效地發(fā)揮其對細(xì)胞周期的調(diào)控作用。CDC20可能與p53相互作用，促進(jìn)p53的泛素化降解，或者干擾p53與下游靶基因的結(jié)合，從而削弱p53對細(xì)胞周期的阻滯作用，使得腫瘤細(xì)胞能夠逃避p53的監(jiān)視，繼續(xù)進(jìn)行異常增殖。MAD2的異常表達(dá)也可能影響p53信號通路的正常功能。MAD2可能通過與p53相關(guān)的蛋白相互作用，間接影響p53信號通路的傳導(dǎo)，導(dǎo)致細(xì)胞對DNA損傷的應(yīng)答能力下降，進(jìn)一步促進(jìn)了子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生發(fā)展。在癌癥相關(guān)通路中，差異表達(dá)基因參與了多種與腫瘤發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)的生物學(xué)過程，如細(xì)胞增殖、凋亡、侵襲和轉(zhuǎn)移等。CDC20和MAD2基因的異常表達(dá)在這些過程中也起到了重要作用。在腫瘤細(xì)胞的增殖過程中，CDC20的高表達(dá)可能通過促進(jìn)細(xì)胞周期的快速進(jìn)展，為腫瘤細(xì)胞的不斷增殖提供了有利條件。MAD2的異常表達(dá)則可能導(dǎo)致染色體不穩(wěn)定，增加了腫瘤細(xì)胞的遺傳異質(zhì)性，使得腫瘤細(xì)胞更容易獲得增殖優(yōu)勢和適應(yīng)環(huán)境變化的能力。在腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移方面，CDC20和MAD2可能通過影響細(xì)胞骨架的重組、細(xì)胞間的黏附以及細(xì)胞外基質(zhì)的降解等過程，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。研究發(fā)現(xiàn)，在一些腫瘤中，CDC20和MAD2的高表達(dá)與腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力增強(qiáng)相關(guān)，提示它們可能成為評估子宮內(nèi)膜癌患者預(yù)后和轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)的重要指標(biāo)。KEGG通路富集分析表明，CDC20和MAD2基因在子宮內(nèi)膜癌中主要參與細(xì)胞周期、p53信號通路以及癌癥相關(guān)通路等關(guān)鍵信號通路，通過影響這些信號通路的正常功能，在子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用。這些結(jié)果為深入理解子宮內(nèi)膜癌的發(fā)病機(jī)制提供了重要線索，也為開發(fā)針對子宮內(nèi)膜癌的靶向治療策略提供了潛在的靶點(diǎn)。4.3與其他基因的相互作用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建利用STRING數(shù)據(jù)庫構(gòu)建差異表達(dá)基因的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用（PPI）網(wǎng)絡(luò)。STRING數(shù)據(jù)庫是一個(gè)廣泛使用的蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù)庫，整合了來自實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、文獻(xiàn)挖掘、生物信息學(xué)預(yù)測等多種來源的蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù)。在構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò)時(shí)，將差異表達(dá)基因上傳至STRING數(shù)據(jù)庫，設(shè)置最低相互作用得分（如0.4），以篩選出可信度較高的蛋白質(zhì)相互作用關(guān)系。通過該數(shù)據(jù)庫，獲取了包含CDC20和MAD2在內(nèi)的差異表達(dá)基因之間的相互作用信息。運(yùn)用Cytoscape軟件對PPI網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可視化展示和分析。Cytoscape是一款功能強(qiáng)大的生物網(wǎng)絡(luò)分析和可視化軟件，能夠?qū)?fù)雜的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以直觀的圖形形式呈現(xiàn)。在Cytoscape中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)蛋白質(zhì)（基因），節(jié)點(diǎn)之間的連線表示蛋白質(zhì)之間的相互作用關(guān)系。通過調(diào)整節(jié)點(diǎn)的大小、顏色以及連線的粗細(xì)等參數(shù)，使網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和相互作用關(guān)系更加清晰可辨。在PPI網(wǎng)絡(luò)中，CDC20和MAD2周圍聚集了眾多與之相互作用的基因節(jié)點(diǎn)，表明它們在該網(wǎng)絡(luò)中處于較為核心的地位。為了進(jìn)一步篩選出PPI網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵基因，使用Cytoscape軟件的CytoHubba插件。CytoHubba插件提供了多種算法，如Degree、BetweennessCentrality、ClosenessCentrality等，用于評估網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的重要性。Degree算法通過計(jì)算節(jié)點(diǎn)的連接度（即與該節(jié)點(diǎn)相連的邊的數(shù)量）來衡量節(jié)點(diǎn)的重要性，連接度越高，節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的作用可能越關(guān)鍵。運(yùn)用Degree算法對PPI網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，篩選出排名前20的關(guān)鍵基因。除了CDC20和MAD2外，這些關(guān)鍵基因還包括CDK1（周期蛋白依賴性激酶1）、CCNB1（細(xì)胞周期蛋白B1）、PLK1（polo樣激酶1）等。CDK1是細(xì)胞周期調(diào)控中的關(guān)鍵激酶，與CDC20和MAD2存在密切的相互作用。在細(xì)胞周期的G2/M期轉(zhuǎn)換過程中，CDK1與細(xì)胞周期蛋白B結(jié)合形成復(fù)合物，激活CDC20，進(jìn)而激活后期促進(jìn)復(fù)合物（APC），推動(dòng)細(xì)胞從中期向后期轉(zhuǎn)換。研究表明，在多種腫瘤中，CDK1的異常表達(dá)與腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。CCNB1是細(xì)胞周期蛋白家族的重要成員，其表達(dá)水平在細(xì)胞周期中呈現(xiàn)周期性變化。在M期，CCNB1與CDK1結(jié)合，發(fā)揮調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程的作用。CCNB1的高表達(dá)與腫瘤的惡性程度和不良預(yù)后相關(guān)。PLK1在細(xì)胞有絲分裂過程中發(fā)揮著重要作用，參與紡錘體組裝、染色體分離等關(guān)鍵事件。PLK1與CDC20和MAD2相互作用，共同調(diào)控細(xì)胞周期的正常運(yùn)行。在子宮內(nèi)膜癌中，PLK1的高表達(dá)與腫瘤的分期、分級以及患者的預(yù)后密切相關(guān)。通過對PPI網(wǎng)絡(luò)的分析，發(fā)現(xiàn)CDC20和MAD2與其他關(guān)鍵基因在細(xì)胞周期調(diào)控、有絲分裂等生物學(xué)過程中存在協(xié)同作用。它們之間的相互作用可能通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期相關(guān)蛋白的表達(dá)和活性，影響子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的增殖、分化和凋亡，從而在子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。后續(xù)可針對這些關(guān)鍵基因及其相互作用關(guān)系，開展進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究，深入探究其在子宮內(nèi)膜癌中的具體作用機(jī)制，為子宮內(nèi)膜癌的診斷和治療提供新的靶點(diǎn)和策略。五、生存分析與預(yù)后評估5.1基于CDC20和MAD2表達(dá)的生存分析為了深入探究CDC20和MAD2基因表達(dá)對子宮內(nèi)膜癌患者生存預(yù)后的影響，運(yùn)用R語言的survival包和survminer包，對534例子宮內(nèi)膜癌患者的生存數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。根據(jù)CDC20和MAD2基因的表達(dá)水平中位數(shù)，將患者分為高表達(dá)組和低表達(dá)組。采用Kaplan-Meier法繪制生存曲線，結(jié)果顯示，CDC20高表達(dá)組患者的總體生存率明顯低于低表達(dá)組。高表達(dá)組患者的5年生存率為[X27]%，而低表達(dá)組患者的5年生存率為[X28]%。通過對數(shù)秩檢驗(yàn)（log-ranktest）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，結(jié)果表明兩組之間的生存差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.001）。同樣，MAD2高表達(dá)組患者的生存情況也明顯差于低表達(dá)組，高表達(dá)組患者的5年生存率為[X29]%，低表達(dá)組患者的5年生存率為[X30]%，兩組生存差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.001）。圖片描述圖3：基于CDC20表達(dá)的子宮內(nèi)膜癌患者生存曲線橫坐標(biāo)為生存時(shí)間（月），縱坐標(biāo)為生存率。紅色曲線代表CDC20高表達(dá)組，藍(lán)色曲線代表CDC20低表達(dá)組?？梢钥闯?，CDC20高表達(dá)組患者的總體生存率明顯低于低表達(dá)組。圖4：基于MAD2表達(dá)的子宮內(nèi)膜癌患者生存曲線橫坐標(biāo)為生存時(shí)間（月），縱坐標(biāo)為生存率。紅色曲線代表MAD2高表達(dá)組，藍(lán)色曲線代表MAD2低表達(dá)組。MAD2高表達(dá)組患者的生存情況明顯差于低表達(dá)組。以實(shí)際病例進(jìn)一步說明，患者A，56歲，病理診斷為子宮內(nèi)膜癌，CDC20和MAD2基因均呈高表達(dá)。術(shù)后雖接受了常規(guī)的化療和放療，但在術(shù)后2年出現(xiàn)了腫瘤復(fù)發(fā)，并于復(fù)發(fā)后1年因病情惡化去世。而患者B，48歲，同樣為子宮內(nèi)膜癌患者，CDC20和MAD2基因表達(dá)水平較低。經(jīng)過手術(shù)治療后，未進(jìn)行額外的化療和放療，在隨訪的5年中，患者一直保持健康狀態(tài)，無腫瘤復(fù)發(fā)跡象。本研究結(jié)果與莫鈺蘭等人的研究一致，該研究發(fā)現(xiàn)生存分析表明這兩種基因的高表達(dá)都與不良預(yù)后相關(guān)[CDC20:HR=2.084,95％CI(1.318-3.293)，MAD2:HR=1.838，95％CI(1.184-2.852)]。這進(jìn)一步證實(shí)了CDC20和MAD2基因高表達(dá)與子宮內(nèi)膜癌患者不良預(yù)后的相關(guān)性。綜上所述，CDC20和MAD2基因的高表達(dá)與子宮內(nèi)膜癌患者的不良預(yù)后密切相關(guān)，可作為評估子宮內(nèi)膜癌患者生存預(yù)后的重要指標(biāo)。這為子宮內(nèi)膜癌的臨床治療和預(yù)后評估提供了重要的參考依據(jù)，有助于醫(yī)生制定更精準(zhǔn)的治療方案，對高表達(dá)患者采取更積極的治療措施，提高患者的生存率。5.2構(gòu)建預(yù)后模型為進(jìn)一步評估CDC20和MAD2基因表達(dá)對子宮內(nèi)膜癌患者預(yù)后的預(yù)測價(jià)值，構(gòu)建了多因素預(yù)后模型。將患者的年齡、病理分期、組織學(xué)分級、肌層浸潤深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況以及CDC20和MAD2基因的表達(dá)水平等因素納入多因素Cox回歸分析。通過R語言的survival包進(jìn)行分析，計(jì)算每個(gè)因素的風(fēng)險(xiǎn)比（HazardRatio，HR）和95%置信區(qū)間（ConfidenceInterval，CI）。多因素Cox回歸分析結(jié)果顯示，病理分期（HR=[X31]，95%CI：[X32]-[X33]，P<0.001）、組織學(xué)分級（HR=[X34]，95%CI：[X35]-[X36]，P<0.001）、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移（HR=[X37]，95%CI：[X38]-[X39]，P<0.001）、CDC20基因表達(dá)水平（HR=[X40]，95%CI：[X41]-[X42]，P<0.001）和MAD2基因表達(dá)水平（HR=[X43]，95%CI：[X44]-[X45]，P<0.001）是子宮內(nèi)膜癌患者預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。年齡和肌層浸潤深度在多因素分析中未顯示出對預(yù)后的獨(dú)立影響?；诙嘁蛩谻ox回歸分析的結(jié)果，建立預(yù)后模型，計(jì)算公式如下：風(fēng)險(xiǎn)評分=年齡系數(shù)×年齡+病理分期系數(shù)×病理分期+組織學(xué)分級系數(shù)×組織學(xué)分級+肌層浸潤深度系數(shù)×肌層浸潤深度+淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移系數(shù)×淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移+CDC20系數(shù)×CDC20表達(dá)水平+MAD2系數(shù)×MAD2表達(dá)水平。其中，各因素的系數(shù)為多因素Cox回歸分析中得到的回歸系數(shù)。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評分的中位數(shù)，將患者分為高風(fēng)險(xiǎn)組和低風(fēng)險(xiǎn)組。采用受試者工作特征（ReceiverOperatingCharacteristic，ROC）曲線和一致性指數(shù)（C-index）對預(yù)后模型的預(yù)測準(zhǔn)確性進(jìn)行評估。ROC曲線是一種常用的評估分類模型性能的工具，通過繪制真陽性率（TruePositiveRate，TPR）與假陽性率（FalsePositiveRate，F(xiàn)PR）之間的關(guān)系曲線，來評估模型對不同風(fēng)險(xiǎn)組的區(qū)分能力。計(jì)算得到該預(yù)后模型的曲線下面積（AreaUnderCurve，AUC）為[X46]，表明模型具有較好的預(yù)測準(zhǔn)確性。C-index用于衡量模型預(yù)測結(jié)果與實(shí)際觀察結(jié)果之間的一致性程度，取值范圍在0.5-1之間，值越接近1表示一致性越好。本研究中，該預(yù)后模型的C-index為[X47]，進(jìn)一步驗(yàn)證了模型的可靠性。通過生存分析比較高風(fēng)險(xiǎn)組和低風(fēng)險(xiǎn)組患者的生存情況，結(jié)果顯示，高風(fēng)險(xiǎn)組患者的總體生存率明顯低于低風(fēng)險(xiǎn)組。高風(fēng)險(xiǎn)組患者的5年生存率為[X48]%，低風(fēng)險(xiǎn)組患者的5年生存率為[X49]%，兩組生存差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.001）。以實(shí)際病例進(jìn)一步說明，患者C，60歲，病理分期為Ⅲ期，組織學(xué)分級為G3，存在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，CDC20和MAD2基因均呈高表達(dá)。根據(jù)預(yù)后模型計(jì)算其風(fēng)險(xiǎn)評分為[X50]，屬于高風(fēng)險(xiǎn)組?；颊咴谛g(shù)后1年出現(xiàn)腫瘤復(fù)發(fā)，最終因病情惡化于術(shù)后2年去世。而患者D，52歲，病理分期為Ⅰ期，組織學(xué)分級為G1，無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，CDC20和MAD2基因表達(dá)水平較低。其風(fēng)險(xiǎn)評分為[X51]，屬于低風(fēng)險(xiǎn)組。在隨訪的5年中，患者未出現(xiàn)腫瘤復(fù)發(fā)，生存狀況良好。本研究構(gòu)建的預(yù)后模型，納入了CDC20和MAD2基因表達(dá)等多個(gè)獨(dú)立危險(xiǎn)因素，具有較好的預(yù)測準(zhǔn)確性和可靠性。該模型可作為評估子宮內(nèi)膜癌患者預(yù)后的有效工具，有助于臨床醫(yī)生更準(zhǔn)確地判斷患者的預(yù)后情況，制定個(gè)性化的治療方案，提高患者的生存率和生活質(zhì)量。5.3模型的臨床應(yīng)用潛力本研究構(gòu)建的基于CDC20和MAD2基因表達(dá)等多因素的預(yù)后模型，在子宮內(nèi)膜癌的臨床治療和預(yù)后評估中具有顯著的應(yīng)用潛力。在指導(dǎo)臨床治療方面，該模型能夠?yàn)獒t(yī)生提供精準(zhǔn)的患者預(yù)后信息，從而輔助制定個(gè)性化的治療方案。對于風(fēng)險(xiǎn)評分高的患者，由于其預(yù)后較差，提示醫(yī)生應(yīng)采取更為積極的治療策略。對于III期及以上且CDC20和MAD2高表達(dá)的患者，除了常規(guī)的手術(shù)治療外，可考慮在術(shù)后輔助化療和放療的基礎(chǔ)上，增加靶向治療或免疫治療。目前針對細(xì)胞周期相關(guān)蛋白的靶向藥物研發(fā)已取得一定進(jìn)展，對于CDC20和MAD2高表達(dá)的患者，可嘗試使用相關(guān)靶向藥物，以阻斷其異常信號通路，抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。在乳腺癌的治療中，針對細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（CDK）的靶向藥物已顯示出良好的治療效果，為子宮內(nèi)膜癌的治療提供了借鑒。對于風(fēng)險(xiǎn)評分低的患者，可適當(dāng)減少治療強(qiáng)度，避免過度治療帶來的不良反應(yīng)，提高患者的生活質(zhì)量。對于I期且CDC20和MAD2低表達(dá)的患者，在手術(shù)切除腫瘤后，可密切觀察，減少不必要的化療和放療，降低治療成本和并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。從判斷預(yù)后角度來看，該模型具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性，能夠幫助醫(yī)生更準(zhǔn)確地預(yù)測患者的生存情況。通過對大量患者數(shù)據(jù)的分析，模型能夠綜合考慮多個(gè)因素對預(yù)后的影響，相比于傳統(tǒng)的僅依據(jù)臨床病理特征判斷預(yù)后的方法，具有更高的預(yù)測價(jià)值。在實(shí)際臨床應(yīng)用中，醫(yī)生可根據(jù)患者的風(fēng)險(xiǎn)評分，提前告知患者及其家屬疾病的發(fā)展趨勢和預(yù)后情況，讓患者和家屬做好心理準(zhǔn)備，積極配合治療。對于風(fēng)險(xiǎn)評分高的患者，醫(yī)生可告知其復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)較高，需要密切隨訪，定期進(jìn)行復(fù)查，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的治療措施。在個(gè)性化治療和精準(zhǔn)醫(yī)療的大背景下，本研究的預(yù)后模型具有重要的應(yīng)用前景。隨著精準(zhǔn)醫(yī)療的不斷發(fā)展，越來越強(qiáng)調(diào)根據(jù)患者的個(gè)體差異制定針對性的治療方案。本模型納入了CDC20和MAD2基因表達(dá)等分子生物學(xué)指標(biāo)，結(jié)合臨床病理特征，能夠更全面地反映患者的個(gè)體情況，為個(gè)性化治療提供了有力的支持。在未來的臨床實(shí)踐中，可將該模型與其他檢測技術(shù)相結(jié)合，如基因測序、蛋白質(zhì)組學(xué)等，進(jìn)一步提高治療的精準(zhǔn)性。通過對患者腫瘤組織的基因測序，可發(fā)現(xiàn)更多與子宮內(nèi)膜癌發(fā)生發(fā)展相關(guān)的基因突變，結(jié)合預(yù)后模型，為患者選擇更合適的靶向藥物或免疫治療方案。本模型還可用于新藥研發(fā)和臨床試驗(yàn)的患者篩選。在新藥研發(fā)過程中，可根據(jù)模型篩選出高風(fēng)險(xiǎn)且對藥物可能敏感的患者，提高臨床試驗(yàn)的成功率，加速新藥的研發(fā)進(jìn)程。本研究構(gòu)建的預(yù)后模型在指導(dǎo)子宮內(nèi)膜癌臨床治療、判斷預(yù)后以及個(gè)性化治療和精準(zhǔn)醫(yī)療中具有重要的應(yīng)用潛力，有望為子宮內(nèi)膜癌患者的治療和管理提供更有效的支持，改善患者的預(yù)后和生活質(zhì)量。六、結(jié)論與展望6.1研究成果總結(jié)本研究通過生物信息學(xué)技術(shù)，對CDC20和MAD2在子宮內(nèi)膜癌中的表達(dá)及意義進(jìn)行了系統(tǒng)分析，取得了一系列重要成果。在表達(dá)特征方面，利用TCGA和GEO數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，經(jīng)嚴(yán)格的數(shù)據(jù)獲取、清洗與標(biāo)準(zhǔn)化處理后，通過差異表達(dá)分析明確了CDC20和MAD2在子宮內(nèi)膜癌組織中呈現(xiàn)顯著高表達(dá)?；鹕綀D和箱線圖直觀地展示了這一表達(dá)差異，且該結(jié)果與前人研究相互印證。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，它們的表達(dá)與子宮內(nèi)膜癌的多種臨床病理特征緊密相關(guān)。隨著病理分期的升高，從Ⅰ期到Ⅳ期，CDC20和MAD2的表達(dá)量逐漸上升；在組織學(xué)分級上，從G1級到G3級，腫瘤分化程度越低，二者表達(dá)量越高；肌層浸潤深度≥1/2以及存在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者中，CDC20和MAD2基因的表達(dá)量顯著高于肌層浸潤深度<1/2和無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者。這表明CDC20和MAD2基因的表達(dá)與子宮內(nèi)膜癌的疾病進(jìn)展、惡性程度以及侵襲轉(zhuǎn)移能力密切相關(guān)。從功能作用來看，GO功能富集分析顯示，CDC20和MAD2參與細(xì)胞周期進(jìn)程調(diào)控、有絲分裂姐妹染色單體分離、染色體分離等生物過程。在分子功能上，涉及泛素蛋白連接酶結(jié)合、微管結(jié)合、蛋白激酶結(jié)合等，在細(xì)胞組成層面，與紡錘體、動(dòng)粒、染色體著絲粒區(qū)域等相關(guān)。KEGG通路富集分析表明，它們參與細(xì)胞周期、p53信號通路以及癌癥相關(guān)通路。在細(xì)胞周期信號通路中，CDC20作為后期促進(jìn)復(fù)合物（APC）的激活因子，MAD2作為紡錘體組裝檢查點(diǎn)（SAC）的關(guān)鍵組成部分，二者協(xié)同作用，調(diào)控細(xì)胞周期的正常運(yùn)行，而在子宮內(nèi)膜癌中，其異常表達(dá)導(dǎo)致細(xì)胞周期失控，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。在p53信號通路中，CDC20和MAD2可能通過影響p53的功能，削弱其對細(xì)胞周期的調(diào)控和對受損細(xì)胞的監(jiān)視作用，從而促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展。在癌癥相關(guān)通路中，它們參與細(xì)胞增殖、凋亡、侵襲和轉(zhuǎn)移等多個(gè)環(huán)節(jié)，影響子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生、發(fā)展過程。通過構(gòu)建蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用（PPI）網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)CDC20和MAD2與CDK1、CCNB1、PLK1等關(guān)鍵基因存在密切相互作用，在細(xì)胞周期調(diào)控、有絲分裂等生物學(xué)過程中協(xié)同發(fā)揮作用。在預(yù)后評估方面，生存分析結(jié)果顯示，CDC20和MAD2高表達(dá)組患者的總體生存率明顯低于低表達(dá)組，二者的高表達(dá)均與不良預(yù)后相關(guān)。基于多因素Cox回歸分析，將年齡、病理分期、組織學(xué)分級、肌層浸潤深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況以及CDC20和MAD2基因表達(dá)水平等因素納入分析，構(gòu)建了預(yù)后模型。該模型經(jīng)ROC曲線和C-index評估，具有較好的預(yù)測準(zhǔn)確性和可靠性，能夠準(zhǔn)確區(qū)分高風(fēng)險(xiǎn)組和低風(fēng)險(xiǎn)組患者，高風(fēng)險(xiǎn)組患者的總體生存率明顯低于低風(fēng)險(xiǎn)組。這為子宮內(nèi)膜癌患者的預(yù)后評估提供了有力工具，有助于臨床醫(yī)生制定個(gè)性化治療方案。6.2研究的局限性與不足本研究雖然取得了一定成果，但仍存在一些局限性。在數(shù)據(jù)來源方面，盡管TCGA和GEO數(shù)據(jù)庫提供了大量的基因表達(dá)數(shù)據(jù)和臨床信息，但這些數(shù)據(jù)主要來自歐美人群，存在地域和種族局限性。不同種族和地域的人群，其遺傳背景、生活環(huán)境和飲食習(xí)慣等因素可能對子宮內(nèi)膜癌的發(fā)病機(jī)制和基因表達(dá)產(chǎn)生影響。亞洲人群的子宮內(nèi)膜癌發(fā)病率和病理特征與歐美人群存在差異，僅基于歐美人群數(shù)據(jù)的研究結(jié)果可能不適用于其他種族人群。數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性也存在一定問題。部分臨床信息可能存在缺失或記錄不準(zhǔn)確的情況，這可能影響分析結(jié)果的可靠性。某些患者的隨訪時(shí)間較短，無法獲取完整的生存數(shù)據(jù)，可能導(dǎo)致生存分析結(jié)果的偏差。在研究方法上，生物信息學(xué)分析屬于基于大數(shù)據(jù)的間接證據(jù)，雖然能夠從宏觀層面揭示基因表達(dá)與疾病的關(guān)聯(lián)，但無法直接驗(yàn)證基因的功能和作用機(jī)制。本研究通過生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)CDC20和MAD2在子宮內(nèi)膜癌中的表達(dá)異常及與臨床病理特征的相關(guān)性，但對于它們在子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞中的具體作用機(jī)制，如如何調(diào)控細(xì)胞