[发明专利]以87个基因作为生物标志物预测细胞增殖活性的模型

说明书

本发明提供以87个基因作为生物标志物预测细胞增殖活性的模型。细胞增殖基因集合表达水平与细胞的增殖活性正相关。本发明提供了一套无需体外培养对细胞增殖活性进行评估的方法。结合单细胞测序技术，可以快捷简便的测定体内各细胞类型的增殖活性。本发明可以帮助我们判断癌症组织中是否存在显著增殖的正常细胞。当癌症组织中存在大量该类细胞时，针对细胞增殖标志物的治疗与评估手段将会受到干扰而可能失败，当癌症组织不存在大量该类细胞时，针对细胞增殖标志物的治疗与评估手段有望成功。本发明对于基于细胞增殖机制的癌症诊疗具有辅助指导意义。

技术领域

本发明属于基因技术及生物医学领域，具体涉及一种以87个基因作为生物标志物预测细胞增殖活性的方法

背景技术

癌细胞的大量无序增殖是肿瘤发生的关键机制。针对细胞增殖机制，人们发展出化疗等治疗手段。同时，人们开发出多个细胞增殖基因标志物如MKI67，MCM2和PCNA等，使用其mRNA或者蛋白表达水平来指示癌症细胞的增殖活性，从而辅助评估术后病患的预后情况。特别是针对MKI67的蛋白表达量，人们开发出Ki-67指数来标记病理样本中Ki-67表达阳性细胞的比率，从而评估肺癌、乳腺癌、前列腺癌、宫颈癌、结直肠癌、膀胱癌、淋巴癌等癌症患者的预后。

增殖并不是癌症细胞所独有的特性。已有研究表明，人体皮肤、骨髓与胃肠道等组织中存在大量具有增殖活性的细胞。当癌症发生于上述组织时，术后病患的癌症组织样本中MKI67等细胞增殖标志物的表达量部分来源于癌症细胞，部分来源于正常增殖细胞，将无法准确反映癌症细胞的增殖活性。由于缺乏足够的数据支持，美国临床肿瘤学会(ASCO)肿瘤标志物指导委员会不建议将Ki-67指数作为新近诊断为乳腺癌的患者的常规预后标志物。这一现象的部分原因是由于正常骨髓与淋巴结等免疫器官中亦存在大量增殖细胞，在患者病理样本中，Ki-67指数无法精确区分正常增殖细胞与肿瘤细胞，导致其癌症细胞增殖活性估计精度下降，进而导致预测患者预后能力的下降。

体外培养能够帮助我们鉴定正常细胞的增殖能力。但是目前这一方法存在极大的困难：1.部分细胞无法在体外进行培养；2.部分细胞由于生存环境存在巨大差异，其体外培养条件下的增殖能力无法反映体内环境中的真实增殖能力。

发明内容

针对人体不同类型细胞增殖活性的差异和当前培养方式细胞增殖活性评估的困难，本发明提供一个以87个细胞增殖基因集合作为标志物评估细胞增殖活性的方法。为了实现这一目的，本发明采用以下技术方案。

1.建立细胞增殖基因集合，由87个基因组成细胞增殖基因集合，具体实施步骤如下：

(1)数据采集

从Tabula Muris数据库(https://tabula-muris.ds.czbiohub.org/)获得不同类型正常细胞的单细胞RNA-Seq数据，从癌症基因组图谱(TCGA)数据库(http://cancergenome.nih.gov/)获得癌症和癌旁组织RNA-Seq数据，从GTEx(Genotype-TissueExpression Project)数据库(https://www.gtexportal.org/)中获得组织RNA-Seq数据，从CCLE(Cancer Cell Line Encyclopedia)数据库(https://portals.broadinstitute.org/ccle)获得细胞系RNA-Seq数据与细胞增殖活性数据。

(2)干/组细胞特异性表达基因集合挖掘

a)将Tabula Muris数据库中的体内正常单细胞按细胞类型归为81类，计算各类细胞的基因表达值。对某一特定细胞类型i当中的某一基因j，计算其表达值(X_ji)如下：

其中m为属于细胞类型i的细胞总数，n为细胞类型i中细胞基因j的reads count大于0的细胞的数目。如此，计算细胞类型i中所有基因的表达值。依次，计算81种细胞类型的所有基因的表达值。