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目的:为了探索乳腺癌发生和发展的分子机制,本研究利用GEO数据库中的芯片数据,挖掘乳腺癌组织与正常乳腺组织中的差异表达基因,并研究其功能和机制,为乳腺癌的早期筛查、诊断及临床治疗提供理论依据。方法:从GEO数据库中,下载3组GPL570平台的乳腺癌基因芯片数据,利用R软件筛选正常乳腺组织与乳腺癌组织差异表达基因,差异表达限定为差异倍数大于1倍且P值<0.05。对挑选出来的差异表达基因进行GO富集分析、Pathway分析、KEGG通路分析、STRING蛋白互作分析、在Kaplan-Meier Plotter(http://kmplot.com/analysis/)在线分析,挑选对乳腺癌生存预后起到明显作用的基因,通过UALCAN(http://ualcan.path.uab.edu/)在线分析目的基因在TCGA数据库中的乳腺癌和正常组织中的表达情况。q RT-PCR检测目的基因在组织标本中的表达水平,进一步通过质粒转染构建过表达目的基因的人乳腺癌细胞系MDA-MB-231和MCF-7,进行细胞增殖实验、凋亡实验、迁移侵袭实验等功能实验,研究其相关机制,并建立动物模型体内实验。结果:第一部分,利用3组乳腺癌GEO表达谱芯片数据,分别对乳腺癌癌组织与正常组织分析差异表达的基因,共有1334个交集的差异基因,其中358个为表达上调的基因,976个为表达下调的基因。GO功能富集分析提示差异表达基因显著富集在54个条目中,其中前10个条目为GO:1901681-硫化合物结合(sulfur compound binding),GO:0048037-辅因子结合(cofactor binding),GO:0016614-还原氧化酶活性,GO:0050662-辅酶结合(coenzyme binding),GO:0016616-氧化还原酶活性(oxidoreductase activity),GO:0003779-肌动蛋白结合(actin binding),GO:0005539-糖胺聚糖结合(glycosaminoglycan binding),GO:0033218-酰胺结合(amide binding),GO:0008201-肝素结合(heparin binding),GO:0051287-NAD结合(NAD binding)。KEGG通路分析差异表达基因主要在富集7条信号通路—糖酵解/糖异生、柠檬酸循环(TCA循环)、抗坏血酸和新陈代谢、果糖和甘露糖代谢、磷酸戊糖途径、半乳糖代谢、戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化。将所有差异性基因输入STRING数据库,所有基因的蛋白互作网络分析中,节点最多的前10的基因为FN1、IL6、MYC、CDH1、CDK1、JUN、CCNB1、FGF2、CCNA2、EZH2。进行文献检索以及通过K-M生存分析,筛选对乳腺癌生存预后产生明显影响的表达下调的基因,找到基因OGN和ITM2A,并且暂无乳腺癌相关研究,具有较好的研究前景。通过TCGA数据库进一步证实OGN和ITM2A在Luminal、Her-2阳性、三阴性乳腺癌中表达量均低于正常组织。第二部分,q RT-PCR检测ITM2A和OGN的表达水平在乳腺癌癌组织中明显低于癌旁组织。分别通过过表达OGN和ITM2A的质粒转染乳腺癌细胞系,MCF-7和MDA-MB-231细胞转染OE-OGN质粒后,细胞的克隆形成受到抑制,MDA-MB-231细胞系迁移侵袭能力减弱,Western Blot实验检测上皮细胞-间质样转化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)相关蛋白和内源性凋亡途径相关蛋白,上皮性标志蛋白E-cadherin(E钙黏蛋白)的升高,间质性标志蛋白Vimentin(波形蛋白)、N-cadherin(N钙黏蛋白)的下调。调控EMT最重要的转录因子Snail1和ZEB1的下调。在过表达OGN后,磷酸化蛋白p-Akt下调,磷酸化蛋白p-m TOR下调,在利用PI3K/Akt通路激活剂740Y-P进行补救实验后,p-Akt、p-m TOR、N-cadherin、Snail1较单纯过表达OGN组上调。MCF-7和MDA-MB-231细胞转染OE-ITM2A的质粒,细胞的(CCK8)增殖和克隆形成受到抑制,凋亡增加,MDA-MB-231细胞系迁移侵袭能力减弱,行Western Blot实验检测内源性(线粒体)凋亡途径相关蛋白,发现抑制内源性凋亡的蛋白BCL-2、MCL-1下调,促进内源性(线粒体)凋亡的蛋白Cytochrome C,Caspase 3,Cleaved caspase 3,PARP1上调。第三部分,通过裸鼠动物模型的建立,证实了转染过表达OGN的质粒或转染过表达ITM2A的质粒后的MCF7,裸鼠体内成瘤明显缩小。石蜡包埋裸鼠的肿瘤组织,切片,对肿瘤组织进行组化染色发现,OGN和ITM2A过表达的裸鼠皮下瘤体组织中,OGN和ITM2A的表达量较对照组增高。结论:基因OGN和ITM2A在乳腺癌中呈低表达,基因OGN可通过PI3K/Akt/m-TOR通路抑制乳腺癌EMT,从而抑制乳腺癌细胞的迁移侵袭及裸鼠体内成瘤。基因ITM2A可通过促进内源性凋亡的发生从而促进乳腺癌细胞的凋亡和抑制乳腺癌细胞的增殖及裸鼠体内成瘤。