PCMR：全面解析癌前分子资源，开启癌症早筛早诊新篇章

《Scientific Data》：PCMR: a comprehensive precancerous molecular resource

癌症严重威胁全球健康，癌前病变的早期检测至关重要。为解决癌前分子数据分散等问题，研究人员开展 PCMR（Precancerous Molecular Resource）研究，整合多组学数据，构建数据库。该成果为癌前研究提供资源，助力提升患者预后。

　　癌症，如同高悬在人类健康头顶的 “达摩克利斯之剑”，时刻威胁着人们的生命。在与癌症漫长的斗争中，科学家们逐渐意识到，早期发现和干预癌前病变，是降低癌症发病率和死亡率的关键所在。随着科技的进步，基因组学（Genomics）、转录组学（Transcriptomics）、蛋白质组学（Proteomics）和表观基因组学（Epigenomics）等高通量组学技术不断发展，让我们有机会深入探索癌前病变的分子机制。然而，现有的癌前分子数据分散在各个研究、出版物和数据库中，缺乏一个整合且精心整理的数据资源库，这极大地阻碍了我们对癌前病变过程的深入理解。

为了填补这一空白，温州医科大学的研究人员开展了一项重要研究，构建了一个全面的癌前分子资源库（Precancerous Molecular Resource，PCMR） 。这项研究成果发表在《Scientific Data》上，为癌前病变的研究提供了新的方向和有力工具。

研究人员采用了一系列严谨的技术方法来构建 PCMR。首先，他们在基因表达综合数据库（Gene Expression Omnibus，GEO）中通过特定关键词搜索，系统地收集来自癌前、配对正常和 / 或恶性样本的高通量测序和微阵列数据。在数据收集过程中，实施了严格的多步骤筛选流程，确保数据的质量和可靠性，如排除可能引入混杂效应的干预性数据集、样本或数据信息不完整的数据集等。随后，对数据进行标准化处理，统一各类数据的标识。在确定癌前病变与基因的关联时，一方面通过差异分析，利用 R 语言及相关软件包，对癌前样本和配对样本进行分析，筛选出差异表达的基因；另一方面，借助 ChatGPT 大语言模型对文献摘要进行文本挖掘，并整合已发表资源中手动整理的癌症相关基因 。

研究结果部分，首先是 PCMR 的数据构成。PCMR 整合了 25,828 个癌前样本的分子谱，这些样本涵盖了 20 个器官和组织的 35 种癌症类型的癌前病变，来源包括组织样本、液体活检、细胞系和类器官，数据类型涉及转录组学、蛋白质组学和表观基因组学。同时，PCMR 包含 62,566 个癌前基因关联，这些关联来自差异分析、ChatGPT 文本挖掘以及手动整理的癌症相关基因。

其次是技术验证。为确保 PCMR 中临床信息、多组学数据和癌前基因关联的准确性，研究人员进行了一系列验证实验。以食管腺癌相关基因为例，基于 PCMR 中存储的数据集 GSE13898，研究人员分析了 7 个先前报道的食管癌前相关基因（CFTR、PIGR、NAT2、CCDC25、ABCG2、CD86、GPA33）和 13 个未报道的相关基因（HES1、RETSAT、NAT8、BMP4、SHH、TGFB1、SMO、CDKN2A、PTCH1、IGF1、GLI1、TP53、NFKB1）的表达情况 。结果发现，7 个先前报道的基因在癌前和正常 / 癌症样本之间均显示出显著的差异表达。13 个未报道基因中，6 个在癌前病变与正常或癌症组之间有显著表达变化。例如，RETSAT 和 NAT8 在癌前与正常、癌前与癌症比较中表现出明显的表达差异，但在癌症与正常样本之间无变化，提示它们可能短暂参与早期致癌过程；BMP4、SMO、PTCH1 和 HES1 在正常与癌前、正常与癌症组之间有显著表达变化，但在癌前与癌组织之间无差异，表明它们与食管组织病理稳定相关，但无法区分恶性程度；TP53 仅在正常和癌症组之间有差异表达，与现有认知相符，即它在癌症中频繁改变，但与食管癌前病变无明显关联 。此外，NAT8 不仅在癌前与正常 / 癌症样本之间表达差异显著，还通过生存分析显示出它是食管癌生存的重要预测指标，这表明 PCMR 可用于挖掘癌前预后生物标志物 。对 13 个在食管癌前病变中显著差异表达的基因进行 DAVID 功能富集分析，发现它们在与背腹神经管模式形成和平滑肌组织发育相关的 GO 生物学过程中显著富集，这进一步证明了 PCMR 数据集在研究癌前病变方面的可靠性和生物学相关性。

综上所述，PCMR 作为一个全面的癌前分子资源库，为癌前病变的研究提供了丰富的数据和有力的分析工具。它整合了多组学数据，系统地梳理了癌前基因关联，通过严格的技术验证确保了数据的可靠性。这一研究成果对于深入理解癌前病变的发生发展机制、开发早期检测方法和治疗策略具有重要意义，有望为癌症的早期预防和治疗带来新的突破，为人类健康事业做出重要贡献。