何毅刚 石 鑫 于建平 王 婧 张亚男 刘宏斌 陈为凯

胃肠道间质瘤(gastrointestinal stromal tumor，GIST)是胃肠道最常见的间质肿瘤之一，约占所有软组织肉瘤的20%[1]。GIST起源于Cajal的间质细胞并可发生在胃肠道的任何部位，最常见的是胃约占GIST的50%～60%，其次是小肠约30%～35%、结肠和直肠约5%，最后是食管约<1%[2]。近年来，随着KIT和PDGFRA基因被证实为GIST的可靠分子标志物，确诊为GIST的患者数量逐年增加。研究表明，约85%～90%的GIST存在KIT或PDGFRA突变即突变型GIST(MUT-GIST),余下为未发生KIT/PDGFRA突变的GIST即为野生型GIST(WT-GIST)[3]。目前，伊马替尼作为小分子选择性酪氨酸激酶抑制剂，已被广泛应用于GIST的综合治疗中。诸多研究表明，伊马替尼治疗GIST的疗效取决于KIT/PDGFRA的基因突变，而对WT-GIST患者疗效不佳，且关于WT-GIST患者遗传改变的相关研究鲜有报道[4]。本研究通过对3个基因表达矩阵进行联合生物信息学分析，将WT-GIST与MUT-GIST样本进行对比，旨在探索调控WT-GIST发生、发展的关键基因，寻找诊断、治疗WT-GIST的潜在分子标志物及靶点，为WT-GIST的诊断及治疗提供新依据。

材料与方法

1.材料:基因表达数据来源于GSE17743、GSE20708和GSE132542 3个基因芯片，下载于美国国家生物技术中心(National Center for Biotechnology Information，NCBI)的基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus Database，GEO)，且均基于GPL570平台(Affymetrix Human Genome U133 Plus 2.0 Array; Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, USA)。其中GSE132542数据集包含29个GIST样本，均为KIT基因突变样本，由Amirnasr等[5]于2019年提交；GSE17743数据集包含29样本，其中15个KIT基因突变样本，11个PDGFRA基因突变样本，3个WT-GIST样本，由Ostrowski等[6]于2009年提交；GSE20708数据集包含22个GIST样本，其中13个KIT基因突变样本，5个PDGFRA基因突变样本，4个WT-GIST样本，由Astolfi等[7]于2010年提交。本研究将3个基因表达矩阵合并后共得到80个样本的RNA表达数据，将MUT-GIST设为对照组共73个样本，将WT-GIST设为实验组共7个样本。

2.基因表达数据预处理：3个芯片的原始数据下载后，将所得的CLE文件转换为基因表达矩阵，并利用R软件(3.4.4版本)的Affy包中的Robust多阵列平均算法对合并矩阵进行归一化处理；应用Sva包去除批次效应；应用pamr包绘制批次矫正前后基因密度图及Q-Q plot图；应用prcomp函数对矩阵进行主成分分析并应用ggplot2包对分析结果进行可视化处理；下载源自官方网站的Affymetrix Human Genome U133 Plus 2.0 Array最新版注释文件HG-U133_Plus_2，将表达矩阵的探针名称转换为基因名称。如果一个基因被多个探针匹配，则计算该基因的平均表达值。

3.差异基因筛选：应用R软件(3.4.4版本)的limma包进行MUT-GIST和WT-GIST的DEGs筛选，并对fold change(FC)值进行log2FC计算，以校正后P<0.05和|log2FC|>1为筛选标准，得到两组间的DEGs，并利用R软件的pheatmap包绘制DEGs表达热图。……