TMPO基因表達(dá)對肺癌患者臨床預(yù)后的影響

熊 智

TMPO基因表達(dá)對肺癌患者臨床預(yù)后的影響

熊 智

目的 探討TMPO基因?qū)Ψ伟┗颊哳A(yù)后的影響。方法 檢索并下載NCBI的腫瘤公共數(shù)據(jù)集，分析肺癌基因表達(dá)譜資料及臨床信息，明確TMPO基因在正常肺組織和肺癌組織中的表達(dá)差異，并利用基因集富集分析方法(GSEA)進(jìn)一步探討TMPO基因?qū)Ψ伟┘?xì)胞的具體作用機(jī)制。結(jié)果 TMPO基因在肺癌組織中的相對表達(dá)值為0.254 ±0.594，明顯高于在正常肺組織中的相對表達(dá)值-0.332 ±0.285(P<0.0001 )。TMPO基因高表達(dá)肺癌患者的TNM分期明顯高于TMPO低表達(dá)的肺癌患者(P<0.0001,P<0.0001,P=0.031), TMPO低表達(dá)組肺癌患者的無進(jìn)展生存期(P<0.0001)、總生存期(P<0.0001)結(jié)果均優(yōu)于TMPO高表達(dá)組的肺癌患者。TMPO高表達(dá)樣本富集了與DNA修復(fù)、MYC信號通路1、有絲分裂、細(xì)胞周期G2M檢查點、精子發(fā)生、E2F信號通路、MYC信號通路2、mTORC1信號通路相關(guān)的基因集。結(jié)論 TMPO基因在多種腫瘤中高表達(dá)，其通過多種途徑來促使腫瘤細(xì)胞增殖，進(jìn)而影響腫瘤患者的臨床預(yù)后，因此TMPO基因可以作為診療肺癌的標(biāo)志物和潛在靶點。

TMPO基因；肺癌；臨床預(yù)后

全球腫瘤中，肺癌致死率占據(jù)首位，其最常見的病理類型是非小細(xì)胞癌[1]，多數(shù)患者確診病情時已發(fā)展至中晚期肺癌，導(dǎo)致治療難度增大預(yù)后差[2]。目前，臨床上對治療肺癌的方法主要有放化療、手術(shù)、介入、基因及免疫療法等[3]。肺癌在預(yù)后方面影響因素較復(fù)雜，僅從宏觀上分析肺癌預(yù)后因素并不能全面、準(zhǔn)確地推斷治療效果與生存情況，但隨著分子生物學(xué)的深入發(fā)展，從微觀的角度探究基因?qū)Ψ伟╊A(yù)后的影響，能發(fā)現(xiàn)肺癌預(yù)后的生物學(xué)本質(zhì)的因素。TMPO(thymopoietin)又稱LAP2(lamina-associated polypeptide 2)，位于染色體12q21.2區(qū)域，包括8個外顯子，通過選擇性剪切TMPO可產(chǎn)生6個不同功能的亞型基因(α、β、γ、δ、ε和ζ)[4]。TMPO目前已被發(fā)現(xiàn)在多種癌癥中表達(dá)上調(diào)，如惡性血液疾病、乳腺癌、宮頸癌、肺癌、胃癌。近年的研究報道LAP2β(TMPO)在惡性增殖的血液系統(tǒng)疾病中的表達(dá)情況明顯高于惡性程度相對比較低的血液系統(tǒng)疾病[5]；Kim等[6]研究表明，LAP2β表達(dá)于多種消化道腫瘤組織(胃癌、胰腺癌、肝癌等)。在胰腺癌細(xì)胞中，敲低TMPO的表達(dá)會抑制癌癥細(xì)胞增殖、遷移、浸潤及轉(zhuǎn)移[7]。目前已經(jīng)了解TMPO基因已參與多種腫瘤的發(fā)生與發(fā)展，但是基于TMPO與肺癌患者的發(fā)病機(jī)制鮮有報道，因此本研究通過挖掘NCBI(National Center for Biotechnology Information)中公開的腫瘤基因表達(dá)數(shù)據(jù)集，來探討TMPO基因表達(dá)與肺癌患者臨床預(yù)后的相關(guān)性，并進(jìn)一步闡明其在肺癌組織中的作用機(jī)制。

1 資料與方法

1.1 資料 通過在NCBI的GEO數(shù)據(jù)庫下載肺癌患者的基因表達(dá)譜公共數(shù)據(jù)集GSE30219[8]和GSE19188[9]。兩組數(shù)據(jù)集均采用Affymetrix公司的HG-U133_PLUS_2基因表達(dá)芯片，其中GSE30219提供了307例肺癌患者的基因表達(dá)譜和年齡、性別、無進(jìn)展生存期、總生存期以及TNM分期，并對基因表達(dá)值使用RMA(Robust Multi-Array average)算法進(jìn)行校正。GSE19188該數(shù)據(jù)集共包含了156例臨床樣本，其中肺癌組織樣本91例，癌旁正常組織樣本65例。

1.2 方法 (1)將TMPO(224944_at)根據(jù)GSE30219數(shù)據(jù)集中所有樣本表達(dá)值的中位數(shù)把該數(shù)據(jù)集中的肺癌樣本分為TMPO高表達(dá)組和TMPO低表達(dá)組。分析TMPO基因與肺癌患者的年齡、性別、TNM分期、總生存期之間及無進(jìn)展生存期的關(guān)系。(2)將GSE19188數(shù)據(jù)分為肺癌組織與癌旁正常肺組織兩組，分析TMPO基因在肺癌組織和癌旁組織之間的表達(dá)情況。以hallmark基因集作為參考基因集，置換次數(shù)為1000次，以P<0.05、FDR(false discovery rates)<0.25使用基因集富集分析(gene set enrichment analysis)法分析TMPO基因?qū)Ψ伟┘?xì)胞增殖可能的作用機(jī)制。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使用χ2檢驗分析TMPO基因在不同年齡階段、性別及TNM分布情況；使用log-rank法對TMPO高表達(dá)和TMPO低表達(dá)組肺癌患者的總生存期和無進(jìn)展生存期進(jìn)行分析，并運用Graphpad 5.0軟件繪制相應(yīng)的生存曲線；使用兩獨立樣本t檢驗比較TMPO基因在肺癌組織和癌旁正常肺組織中的表達(dá)差異情況，TMPO在肺癌及正常組織中的表達(dá)值以來表示。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 肺癌組織與癌旁正常組織中的TMPO基因表達(dá) TMPO基因在肺癌組織中的相對表達(dá)值為0.254±0.594，明顯高于正常肺組織中的相對表達(dá)值-0.332±0.285，組間比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.0001)。

2.2 TMPO基因與肺癌患者的臨床病理相關(guān)性 如表1所示，肺癌患者中TMPO基因高表達(dá)組與低表達(dá)組在年齡和性別的分布方面無統(tǒng)計學(xué)差異，但TMPO高表達(dá)組在T、N、M分期方面明顯劣于低表達(dá)組(P<0.01，P<0.01，P=0.031)。

表1 TMPO基因與肺癌患者臨床病例特點的相關(guān)性 (n；%)

2.3 TMPO基因低表達(dá)組和高表達(dá)組肺癌患者的預(yù)后 如圖1A所示，TMPO高表達(dá)組肺癌患者的總生存率明顯低于TMPO低表達(dá)組肺癌患者(log-rankP<0.01)；如圖1B所示，TMPO高表達(dá)組肺癌患者的無進(jìn)展生存率也明顯低于TMPO低表達(dá)組肺癌患者(log-rankP<0.01)。

2.4 TMPO基因的GSEA分析 如表2所示，TMPO基因高表達(dá)組主要富集在DNA修復(fù)、MYC信號通路1、MYC信號通路2、有絲分裂、細(xì)胞周期G2M檢查點、精子發(fā)生、E2F信號通路、mTORC1信號通路。其中以DNA修復(fù)(NOMP<0.0001, FDR<0.29%, 圖2)和MYC信號通路1(NOMP<0.01, FDR<0.20%, 圖3)富集最為明顯。

圖1 肺癌患者TMPO高、低表達(dá)組生存曲線和無進(jìn)展生存曲線

表2 GSEA分析TMPO基因高表達(dá)樣本富集基因集

注：SIZE,所富集基因數(shù)；ES, enrichment score, 富集分?jǐn)?shù)；NES, normalized enrichment score, 校正后富集分?jǐn)?shù)；FDR, false discovery rate, 錯誤發(fā)現(xiàn)率； NOM-pval, norminal P value, 名義P值

圖2 DNA修復(fù)在TMPO基因高表達(dá)肺癌患者中的富集圖

圖3 MYC信號通路1在TMPO基因高表達(dá)肺癌患者中的富集圖

3 討 論

肺癌的預(yù)后影響因素復(fù)雜，除腫瘤分類、分期、轉(zhuǎn)移、治療方式等以外，主要受腫瘤基因、表皮生長因子受體、SNPs、miRNA等因素影響[9]。隨著近年的分子生物學(xué)發(fā)展，從微觀層面攻克癌癥難題受到臨床醫(yī)師的極大關(guān)注，因此，從分子層面來探討肺癌的發(fā)病機(jī)制、獨立危險因素及可能的靶向治療措施，將具有重要意義[10]。

本研究通過分析肺癌基因表達(dá)公共數(shù)據(jù)集，發(fā)現(xiàn)TMPO基因在肺癌患者中的表達(dá)明顯增加，TMPO高表達(dá)組的肺癌患者TNM分期更差、無進(jìn)展生存率和總生存率也更低。通過GSEA分析發(fā)現(xiàn)，TMPO高表達(dá)組的肺癌樣本富集了多種與腫瘤增殖密切相關(guān)的信號通路(MYC1、E2F和mTORC1信號通路)、細(xì)胞分裂(有絲分裂、細(xì)胞周期G2M檢查點)及DNA修復(fù)等多種生物學(xué)過程，提示TMPO基因與肺癌細(xì)胞增殖可能密切相關(guān)。

Brachner等[11]研究表明，TMPO能夠協(xié)同核纖層蛋白、BAF調(diào)控細(xì)胞核結(jié)構(gòu)和細(xì)胞周期過程中的能量代謝。Matakidou等[12]認(rèn)為，DNA修復(fù)基因TMPO可能導(dǎo)致化療療效的差異，從而影響肺癌患者預(yù)后。Lin等[13]研究表明，下調(diào)TMPO基因的表達(dá)能夠明顯誘導(dǎo)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期阻滯。Pekovic 等[14]認(rèn)為，TMPO正向調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖可能通過TMPO-lamin復(fù)合體實現(xiàn)。敲低lamin或TMPO能有效誘導(dǎo)人纖維原細(xì)胞細(xì)胞周期阻滯，并且在人成纖維細(xì)胞中突變LMNA基因能夠?qū)е耹amin蛋白表達(dá)缺失，進(jìn)而嚴(yán)重抑制細(xì)胞增殖[15]。同時也有研究表明， TMPO表達(dá)降低誘導(dǎo)的抗腫瘤效應(yīng)可能是間接通過DNA損傷或抑制細(xì)胞周期和增殖的信號通路(NEK2信號通路[16]、Gli信號通路[17]、Notch信號通路[18]、雌激素受體相關(guān)信號通路[19]等)實現(xiàn)，而TMPO促進(jìn)多種腫瘤細(xì)胞增殖可能是通過有絲分裂介導(dǎo)的E2F1信號通路活性增加實現(xiàn)。免疫共沉淀和基因芯片技術(shù)表明TMPO啟動子區(qū)域存在E2F1、c-MYC、E2F4、E2F3b，以及E2F7結(jié)合區(qū)域，提示多種細(xì)胞周期調(diào)控因子(E2Fs)調(diào)控TMPO基因的表達(dá)[20,21]。

以上研究表明，TMPO可通過多種途徑來促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，進(jìn)而影響腫瘤患者的臨床預(yù)后，因此TMPO基因可以作為診斷肺癌的標(biāo)志物和潛在靶點，這為今后的基礎(chǔ)和臨床研究提供了思路，以開展大樣本、多中心、結(jié)合多因素分析的研究來證實TMPO在肺癌預(yù)后評價中的作用。

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(2017-04-15收稿 2017-05-15修回)

(責(zé)任編輯 武建虎)

Significance of TMPO forprognosis of patients with lung cancer

XIONG Zhi.
Department of Respiratory Medicine, the Second People’s Hospital of Jingzhou, Jingzhou 434000, China

Objective To clarify the relationships between TMPO gene expression and clinical prognosis of lung cancer.Methods NCBI datasets were collected while expression profiles and clinical information were analyzed to characterize the expressions of TMPO gene in lung cancer patients and adjacent normal lung tissues. The correlations between TMPO expressions and TNM staging, progression free survival and overall survival of lung cancer patients were studied. Gene set enrichment analysis was applied to investigate the exact mechanisms related to the expression of TMPO and the proliferation of lung cancer cells.Results The level of TMPO expression was higher in lung cancer patients than that in normal controls (P<0.0001). Lung cancer patients with higher expressions of TMPO were associated with better TNM staging(P<0.0001,P<0.0001,P=0.031), progression free survival(P<0.0001), and overall survival(P<0.0001)compared with TMPO low expression cohort. The result of GSEA indicated that TMPO might promote the proliferation of lung cancer cells involving DNA repair, MYC signaling, mitotic spindle, G2M checkpoint, spermatogenesis, E2F signaling and mTORC1 signaling.Conclusions Our results suggest that TMPO might be an independent risk factor for lung cancer patients.

TMPO; lung cancer; clinical prognosis

湖北省知識創(chuàng)新專項(2016CFB255)

熊 智，本科學(xué)歷，主治醫(yī)師。

434000，湖北省荊州市第二人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科

R734.2