目的：本研究的目的是应用基因芯片联合生物信息学方法，探索新型蛋白酶体抑制剂 ixazomib 抗结直肠癌的作用及机制。
材料和方法：采用 Cell Counting Kit-8（CCK-8）法进行细胞增殖实验，检测不同浓度及不同作用时间下，ixazomib 对结直肠癌细胞 SW620 生长增殖产生的作用。其后，对 3 份经 ixazomib 处理的 SW620 细胞样本及 3 份未经 ixazomib 处理的 SW620 细胞样本（共 6 份样本）进行基因芯片实验。使用 R 语言 LIMMA (the Linear Models for Microarray data) 包筛选 ixazomib 处理组与未处理组细胞间差异表达的基因。应用 DAVID 数据库（The Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery）对差异表达基因进行 GO（Gene Ontology）基因功能注释和富集分析，应用 KOBAS 在线分析平台（KO-Based Annotation System）对差异表达基因进行 KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes） 通路富集分析。使用 STRING 数据库（Search Tool for the Retrieval of Interacting Genes/Proteins）构建蛋白质-蛋白质相互作用网络。其后，对蛋白质-蛋白质相互作用网络进行进一步的子网络模块分析。
结果：细胞增殖实验结果显示，ixazomib 可以抑制结直肠癌细胞 SW620 的生长增殖，并且随着 ixazomib 浓度的升高和作用时间的增加，其对 SW620 细胞增殖的抑制作用逐渐增强。基因芯片实验结果显示，在 ixazomib 处理组与未处理组的细胞样本间共得到 743 个差异表达的基因。其中，203 个基因（例如 HSPA6 ）的表达量经过 ixazomib 处理后上调，540 个基因（例如 APCDD1 ）的表达量经 ixazomib 处理后下调。GO 分析结果表明，这些差异表达基因富集于包括蛋白结合、凋亡过程、转录因子活性和蛋白酶体等在内的共 83  个  GO 条目。KEGG 通路富集分析结果表明，差异表达基因富集于包括凋亡通路、细胞周期通路在内的共 37 个 KEGG 通路。在构建的蛋白质-蛋白质相互作用网络中，共得到了 46 个枢纽基因（例如 TP53 , JUN  和 ITGA2 ）。对蛋白质-蛋白质相互作用网络的进一步分析发现了其内包含的 3 个具有重要功能的子网络模块。
结论：新型蛋白酶体抑制剂 ixazomib 可以显著抑制结直肠癌 SW620 细胞的增殖。它可以通过改变 HSPA6 , APCDD1 , TP53  和 JUN  等基因的表达，通过调控细胞凋亡、影响细胞周期进展等实现其抗结直肠癌的作用。这些结果显示 ixazomib 在结直肠癌的治疗中具有一定的潜力。
关键词：结直肠癌；ixazomib；差异表达基因；功能富集分析；蛋白质-蛋白质相互作用

摘要视频链接：Microarray and bioinformatics analysis of ixazomib on colorectal cancer