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在世界范围内，宫颈癌是女性中第四大最常发生的恶性肿瘤，是女性癌症死亡的主要原因之一。并且，宫颈癌的发病率逐渐年轻化，严重威胁着女性的健康与生命。大多数子宫颈癌病例是由人乳头瘤病毒(human papillomavirus，HPV)感染引起的，约95％的子宫颈恶性病变中发现了HPV DNA。大多数HPV感染是短暂的并且会自发清除。然而，在某些情况下，持续感染将导致宫颈上皮内瘤形成或原位腺癌的癌前病变。如果不进行治疗，大多数女性可能需要数年到数十年才能从发育不良转变为浸润性癌。
HPV的发病机制主要有两种，即通过E6蛋白和E7蛋白发挥致癌作用。E6病毒蛋白通过泛素化抑制抑癌因子P53的功能;E7病毒蛋白通过与活化的pRB结合促进E2F因子的释放，利于病毒DNA的扩增。总体来说，HPV感染与宫颈癌的发生和宿主自身的免疫系统和调控机制相关。
在宫颈癌中，与HPV持续感染相关的慢性炎症可导致活性氧(reactiveoxygen species，ROS)的产生和释放。与正常细胞相比，癌细胞表现出更高水平的ROS。在HPV感染的细胞中，氧化应激主要由病毒癌蛋白的表达诱导。ROS影响不同的信号传导途径，包括生长因子和有丝分裂途径，并控制许多细胞过程，包括细胞增殖和导致致癌作用的细胞的不受控制的生长。由ROS引起的氧化应激增加可以减少体内抗肿瘤血管生成和转移的抗氧化防御。此外，在HPV感染期间，ROS也可以由与局部免疫应答相关的活化的嗜中性粒细胞和巨噬细胞产生。总之，在受感染的细胞代谢和非有效的慢性炎症反应的改变可能有助于细胞转化。HPV能够调节几种抗氧化防御能力，抵消ROS水平升高对感染细胞活力的影响，使其即使存在DNA损伤也能增殖。
随着科学技术的迅猛发展，生物信息学作为一个新的方向也快速崛起。高通量测序技术的快速发展，生物信息学更是得到了全面广泛的发展，生物医学也最终将进入生物信息学时代。各种组学技术(DNA测序、基因芯片、蛋白质芯片、质谱、核磁共振等)的发展为我们积累了大量的实验数据，目前约有800多个公共数据库系统和多种分析工具和软件供科研工作者使用。熟练掌握并运用这些数据库可以帮助我们快速获得所需的生物学信息。肿瘤的发生与发展是多因素、多过程导致的结果，涉及多个层面的分子变化，并不是单一因素所决定的，因此，可以将肿瘤基因信息网络作为整体进行研究。
本研究主要是利用生物信息学工具，通过GCBI在线分析软件，分析与宫颈癌相关的基因芯片数据信息，挖掘可能参与宫颈癌发生与发展的关键基因，并进行基因共表达网络分析、基因信号网络分析、基因表达模式分析、GO和KEGG通路分析，筛选宫颈癌相关的调控基因，为攻克宫颈癌难题提供新的研究方向。
第一部分 HPV感染导致的宫颈癌分子机制的生物信息学挖掘
目的：
利用生物信息学工具，通过GCBI在线分析软件，分析与宫颈癌相关的基因芯片数据信息，挖掘可能参与宫颈癌发生与发展的关键基因。
方法：
利用GCBI数据库、TCGA数据库、GEO数据库、OmicShare云平台，通过GCBI在线分析软件，进行基因共表达网络分析、基因信号网络分析、基因表达模式分析、GO和KEGG通路分析，筛选与宫颈癌相关的调控基因。
结果：
从GCBI数据库和GEO数据库中筛选了128例宫颈标本，包括正常组织(24例)、CINl(14例)、CIN2(22例)、CIN3(40例)和肿瘤(28例)。基因表达模式分析发现，从正常组织到宫颈癌病变的过程中，许多基因的表达模式都发生了较大的变化。GO功能和KEGG通路分析发现，差异基因最富集的功能主要涉及细胞周期、DNA复制、物质代谢和信号转导过程等方面，差异基因被富集到多种通路上，其中最富集的通路主要包括代谢通路、肿瘤相关通路、细胞周期、信号通路等方面。基因信号网络分析结果表明，MAPKl、MAPK3、CYP4A11、PRKCA、PRKCG等基因处于信号网络的中心位置，与多个基因之间具有相互关系，并且CYP4A1l与ALDH基因家族的ALDH2和ALDH9A1有关系。
小结：
从正常组织到宫颈癌病变的过程中，许多基因的表达模式都发生了较大的变化。
差异基因最富集的功能主要涉及细胞周期、DNA复制、物质代谢和信号转导过程等方面。差异基因被富集到多种通路上，其中最富集的通路主要包括代谢通路、肿瘤相关通路、细胞周期、信号通路等方面。
基因信号网络分析结果表明，MAPK1、MAPK3、CYP4A1l、PRKCA、PRKCG等基因处于信号网络的中心位置，与多个基因之间具有相互关系，并且CYP4A1l与ALDH基因家族的ALDH2和ALDH9A1有关系。
第二部分 ALDH2和ALDH9A1在宫颈癌发生过程中ROS发生
目的：
ALDH2和ALDH9A1是我们发现的可能与宫颈癌病变相关的基因。已知ROS能够影响不同的信号传导，并控制许多细胞过程，所以检测ALDH2和ALDH9A1表达量变化与ROS之间的相关性。
方法：
宫颈上皮细胞的分离与培养，检测ALDH2和ALDH9AI在表达谱芯片数据中的表达，构建ALDH2沉默和ALDH9A1沉默细胞株，荧光定量PCR和Westernblot检测细胞沉默效率，CCK-8试剂盒检测细胞活力，细胞活性氧检测。
结果：
成功分离并培养宫颈上皮细胞，ALDH2和ALDH9A1基因在宫颈癌病变组织中低表达。成功构建了ALDH2沉默和ALDH9A1沉默细胞株。ALDH2沉默和ALDH9A1沉默可以抑制宫颈上皮细胞活力，提高细胞活性氧水平。细胞ROS水平与细胞活力之间呈负相关。
小结：
ALDH2和ALDH9A1基因在宫颈癌组织中低表达。
ALDH2和ALDH9AI沉默抑制宫颈上皮细胞活力，促进细胞活性氧水平，且细胞活性氧水平与细胞活力呈负相关。
第三部分 ROS激活NRF2-KEAPI通路促进细胞增殖
目的：
已知氧化应激和ROS的产生与癌症密切相关，寻找ROS与宫颈癌病变之间的相关作用机制。
方法：
CCK-8检测4-HNE浓度与细胞活力之间的关系，western blot检测ROS对DNA损伤的影响以及4-HNE对GSTA4-4表达的影响，慢病毒转染构建GSTA4-4过表达细胞株，克隆形成实验，免疫共沉淀实验。
结果：
CCK-8实验结果表明，宫颈癌细胞活力随着4-HNE浓度的增加而增加，在达到最适浓度时，细胞活力最大，超过了最适浓度后，宫颈癌细胞活力随着4-HNE浓度的增加而降低，并不会随着4-HNE浓度的增加而一直增加。Westernblot结果显示，4-HNE作为细胞内ROS调节的主要内源性醛类，在受到10uM4-HNE刺激后，磷酸化的H2Ax的含量显著增加。ALDH2和ALDH9A1沉默后会导致细胞内ROS水平的增加，同时增加的ROS(4-HNE)可以导致DNA损伤的发生。GSTA4-4过表达细胞平衡细胞内ROS水平的能力显著高于过表达对照组。GSTA4-4的过表达能够能够促进细胞增殖、和克隆形成能力，促进细胞的永生化发生。
小结：
ALDH2和ALDH9A1沉默后会导致细胞内ROS水平的增加，同时增加的ROS(4.HNE)可以导致DNA损伤的发生。
4-HNE促进GSTA4-4表达，平衡ROS的机制。
GSTA4-4的过表达能够能够促进细胞增殖、和克隆形成能力，促进细胞的永生化发生。
结论：
从正常组织到宫颈癌病变的过程中，许多基因的表达模式都发生了较大的变化。
ALDH2和ALDH9A1基因在宫颈癌组织中低表达。ALDH2和ALDH9A1沉默抑制宫颈癌细胞活力，促进细胞活性氧水平，且细胞活性氧水平与细胞活力呈负相关。
ALDH2和ALDH9A1沉默后会导致细胞内ROS水平的增加，同时增加的ROS(4-HNE)可以导致DNA损伤的发生。
GSTA4-4的过表达能够能够促进细胞增殖、和克隆形成能力，促进细胞的永生化发生。4-HNE促进GSTA4-4表达，平衡ROS的机制。
HPV的发病机制主要有两种，即通过E6蛋白和E7蛋白发挥致癌作用。E6病毒蛋白通过泛素化抑制抑癌因子P53的功能;E7病毒蛋白通过与活化的pRB结合促进E2F因子的释放，利于病毒DNA的扩增。总体来说，HPV感染与宫颈癌的发生和宿主自身的免疫系统和调控机制相关。
在宫颈癌中，与HPV持续感染相关的慢性炎症可导致活性氧(reactiveoxygen species，ROS)的产生和释放。与正常细胞相比，癌细胞表现出更高水平的ROS。在HPV感染的细胞中，氧化应激主要由病毒癌蛋白的表达诱导。ROS影响不同的信号传导途径，包括生长因子和有丝分裂途径，并控制许多细胞过程，包括细胞增殖和导致致癌作用的细胞的不受控制的生长。由ROS引起的氧化应激增加可以减少体内抗肿瘤血管生成和转移的抗氧化防御。此外，在HPV感染期间，ROS也可以由与局部免疫应答相关的活化的嗜中性粒细胞和巨噬细胞产生。总之，在受感染的细胞代谢和非有效的慢性炎症反应的改变可能有助于细胞转化。HPV能够调节几种抗氧化防御能力，抵消ROS水平升高对感染细胞活力的影响，使其即使存在DNA损伤也能增殖。
随着科学技术的迅猛发展，生物信息学作为一个新的方向也快速崛起。高通量测序技术的快速发展，生物信息学更是得到了全面广泛的发展，生物医学也最终将进入生物信息学时代。各种组学技术(DNA测序、基因芯片、蛋白质芯片、质谱、核磁共振等)的发展为我们积累了大量的实验数据，目前约有800多个公共数据库系统和多种分析工具和软件供科研工作者使用。熟练掌握并运用这些数据库可以帮助我们快速获得所需的生物学信息。肿瘤的发生与发展是多因素、多过程导致的结果，涉及多个层面的分子变化，并不是单一因素所决定的，因此，可以将肿瘤基因信息网络作为整体进行研究。
本研究主要是利用生物信息学工具，通过GCBI在线分析软件，分析与宫颈癌相关的基因芯片数据信息，挖掘可能参与宫颈癌发生与发展的关键基因，并进行基因共表达网络分析、基因信号网络分析、基因表达模式分析、GO和KEGG通路分析，筛选宫颈癌相关的调控基因，为攻克宫颈癌难题提供新的研究方向。
第一部分 HPV感染导致的宫颈癌分子机制的生物信息学挖掘
目的：
利用生物信息学工具，通过GCBI在线分析软件，分析与宫颈癌相关的基因芯片数据信息，挖掘可能参与宫颈癌发生与发展的关键基因。
方法：
利用GCBI数据库、TCGA数据库、GEO数据库、OmicShare云平台，通过GCBI在线分析软件，进行基因共表达网络分析、基因信号网络分析、基因表达模式分析、GO和KEGG通路分析，筛选与宫颈癌相关的调控基因。
结果：
从GCBI数据库和GEO数据库中筛选了128例宫颈标本，包括正常组织(24例)、CINl(14例)、CIN2(22例)、CIN3(40例)和肿瘤(28例)。基因表达模式分析发现，从正常组织到宫颈癌病变的过程中，许多基因的表达模式都发生了较大的变化。GO功能和KEGG通路分析发现，差异基因最富集的功能主要涉及细胞周期、DNA复制、物质代谢和信号转导过程等方面，差异基因被富集到多种通路上，其中最富集的通路主要包括代谢通路、肿瘤相关通路、细胞周期、信号通路等方面。基因信号网络分析结果表明，MAPKl、MAPK3、CYP4A11、PRKCA、PRKCG等基因处于信号网络的中心位置，与多个基因之间具有相互关系，并且CYP4A1l与ALDH基因家族的ALDH2和ALDH9A1有关系。
小结：
从正常组织到宫颈癌病变的过程中，许多基因的表达模式都发生了较大的变化。
差异基因最富集的功能主要涉及细胞周期、DNA复制、物质代谢和信号转导过程等方面。差异基因被富集到多种通路上，其中最富集的通路主要包括代谢通路、肿瘤相关通路、细胞周期、信号通路等方面。
基因信号网络分析结果表明，MAPK1、MAPK3、CYP4A1l、PRKCA、PRKCG等基因处于信号网络的中心位置，与多个基因之间具有相互关系，并且CYP4A1l与ALDH基因家族的ALDH2和ALDH9A1有关系。
第二部分 ALDH2和ALDH9A1在宫颈癌发生过程中ROS发生
目的：
ALDH2和ALDH9A1是我们发现的可能与宫颈癌病变相关的基因。已知ROS能够影响不同的信号传导，并控制许多细胞过程，所以检测ALDH2和ALDH9A1表达量变化与ROS之间的相关性。
方法：
宫颈上皮细胞的分离与培养，检测ALDH2和ALDH9AI在表达谱芯片数据中的表达，构建ALDH2沉默和ALDH9A1沉默细胞株，荧光定量PCR和Westernblot检测细胞沉默效率，CCK-8试剂盒检测细胞活力，细胞活性氧检测。
结果：
成功分离并培养宫颈上皮细胞，ALDH2和ALDH9A1基因在宫颈癌病变组织中低表达。成功构建了ALDH2沉默和ALDH9A1沉默细胞株。ALDH2沉默和ALDH9A1沉默可以抑制宫颈上皮细胞活力，提高细胞活性氧水平。细胞ROS水平与细胞活力之间呈负相关。
小结：
ALDH2和ALDH9A1基因在宫颈癌组织中低表达。
ALDH2和ALDH9AI沉默抑制宫颈上皮细胞活力，促进细胞活性氧水平，且细胞活性氧水平与细胞活力呈负相关。
第三部分 ROS激活NRF2-KEAPI通路促进细胞增殖
目的：
已知氧化应激和ROS的产生与癌症密切相关，寻找ROS与宫颈癌病变之间的相关作用机制。
方法：
CCK-8检测4-HNE浓度与细胞活力之间的关系，western blot检测ROS对DNA损伤的影响以及4-HNE对GSTA4-4表达的影响，慢病毒转染构建GSTA4-4过表达细胞株，克隆形成实验，免疫共沉淀实验。
结果：
CCK-8实验结果表明，宫颈癌细胞活力随着4-HNE浓度的增加而增加，在达到最适浓度时，细胞活力最大，超过了最适浓度后，宫颈癌细胞活力随着4-HNE浓度的增加而降低，并不会随着4-HNE浓度的增加而一直增加。Westernblot结果显示，4-HNE作为细胞内ROS调节的主要内源性醛类，在受到10uM4-HNE刺激后，磷酸化的H2Ax的含量显著增加。ALDH2和ALDH9A1沉默后会导致细胞内ROS水平的增加，同时增加的ROS(4-HNE)可以导致DNA损伤的发生。GSTA4-4过表达细胞平衡细胞内ROS水平的能力显著高于过表达对照组。GSTA4-4的过表达能够能够促进细胞增殖、和克隆形成能力，促进细胞的永生化发生。
小结：
ALDH2和ALDH9A1沉默后会导致细胞内ROS水平的增加，同时增加的ROS(4.HNE)可以导致DNA损伤的发生。
4-HNE促进GSTA4-4表达，平衡ROS的机制。
GSTA4-4的过表达能够能够促进细胞增殖、和克隆形成能力，促进细胞的永生化发生。
结论：
从正常组织到宫颈癌病变的过程中，许多基因的表达模式都发生了较大的变化。
ALDH2和ALDH9A1基因在宫颈癌组织中低表达。ALDH2和ALDH9A1沉默抑制宫颈癌细胞活力，促进细胞活性氧水平，且细胞活性氧水平与细胞活力呈负相关。
ALDH2和ALDH9A1沉默后会导致细胞内ROS水平的增加，同时增加的ROS(4-HNE)可以导致DNA损伤的发生。
GSTA4-4的过表达能够能够促进细胞增殖、和克隆形成能力，促进细胞的永生化发生。4-HNE促进GSTA4-4表达，平衡ROS的机制。