加重遺伝子共発現ネットワーク分析による結腸癌に関連する特定のモジュールと重要な遺伝子の識別

結腸癌は、最も一般的に診断されている悪性腫瘍の1つであり、癌に関連する死亡率の主な原因です。本研究の目的は、結腸癌の根底にある分子メカニズムを調査し、加重遺伝子共発現ネットワーク分析（WGCNA）を使用して疾患に関連する潜在的に重要な遺伝子を特定することでした。使用したテストデータセットは、がんゲノムアトラス（TCGA）データベースからダウンロードされました。WGCNAを適用して、大腸腺癌サンプルから得られたマイクロアレイデータを分析して、重要なモジュールと高度に関連する遺伝子を特定しました。遺伝子共発現ネットワークが構築され、異なる遺伝子モジュールが選択されました。官能的および経路濃縮分析を実施して、結腸癌の分子メカニズムを調査しました。さらに、最も重要なモジュールに関連する高度に接続されたハブ遺伝子が、さらなる分析のために選択されました。結腸癌に関連する9つの特定のモジュールが特定され、そのうちターコイズモジュールが疾患と最大の関連を示すことが観察されました。ターコイズモジュールの経路濃縮分析は、ターコイズモジュールの遺伝子が「RNAポリメラーゼ」および「プリン代謝」と関連していることを示唆しました。さらに、遺伝子オントロジー濃縮分析により、σ-ノンオピオイド内膜内受容体1、膜貫通タンパク質147 TMEM147）、カルバモイルホスホン酸シンセターゼ2、アスペル酸塩およびジヒドロイオゼなど、ターコイズモジュールの高度な上位30のハブ遺伝子が明らかになりました。生物学的プロセスの「翻訳」と「遺伝子発現」が主に豊かになりました。実験的検証により、結腸癌におけるTMEM147の発現がコントロールと比較して有意に増加したことが実証されました。したがって、結果は、RNAポリメラーゼに関連する遺伝子とプリン代謝経路が結腸癌の病因に実質的に関与している可能性があることを示唆しました。さらに、TMEM147は結腸癌のバイオマーカーを表している可能性があります。

Colon cancer is one of the most commonly diagnosed malignancies and is a leading cause of cancer‑associated mortality. The aim of the present study was to investigate the molecular mechanisms underlying colon cancer and identify potentially significant genes associated with the disease using weighted gene co‑expression network analysis (WGCNA). The test datasets used were downloaded from The Cancer Genome Atlas (TCGA) database. WGCNA was applied to analyze microarray data obtained from colon adenocarcinoma samples to identify significant modules and highly associated genes. A gene co‑expression network was constructed and different gene modules were selected. Functional and pathway enrichment analyses were performed to investigate the molecular mechanisms of colon cancer. In addition, highly connected hub genes associated with the most significant module were selected for further analysis. Nine specific modules associated with colon cancer were identified, of which the turquoise module was observed to exhibit the greatest association with the disease. Pathway enrichment analysis of the turquoise module suggested that genes in the turquoise module were associated with 'RNA polymerase' and 'purine metabolism'. Furthermore, gene ontology enrichment analysis revealed the top 30 hub genes with a higher degree in the turquoise module, such as σ‑non‑opioid intracellular receptor 1, transmembrane protein 147  TMEM147) and carbamoyl‑phosphate synthetase 2, aspartate transcarbamylase, and dihydroorotase, were predominantly enriched in the biological processes 'translation' and 'gene expression'. Experimental verification demonstrated that the expression of TMEM147 in colon cancer was significantly increased compared with the control. Therefore, the results suggested that genes associated with RNA polymerase and the purine metabolic pathways may be substantially involved in the pathogenesis of colon cancer. Furthermore, TMEM147 may represent a biomarker for colon cancer.