應用腫瘤數據庫信息分析HMCN1基因在胃腺癌中的表達及其作用機制

陳思澈， 黨勝春， 張建新， 錢小寶， 任天宇， 孫明明

(江蘇大學附屬醫院普外科， 江蘇 鎮江 212002)

胃癌是全球常見的惡性腫瘤，預后相對較差[1]。胃腺癌患者死亡率高的主要原因是胃部的結構特點使腫瘤細胞較易浸潤與轉移[2]。胃腺癌是胃癌的一種，由胃腺體細胞惡變而來，其發生率占胃惡性腫瘤的95%[3]。胃腺癌的發生是多因素、多階段、多步驟的復雜過程[4]，其病變涉及多種遺傳易感因素以及基因組學和蛋白組學的異常表達[5]。其中，HMCN1可通過調節下游蛋白抑制癌癥的發生，但其在胃腺癌中的功能尚不明確。HMCN1又稱Fibulin-b,在細胞胞質分裂期促進細胞成熟，在細胞連接中起穩定作用。通過分析癌癥基因圖譜(the Cancer Genome Atlas，TCGA)的相關數據，可以從基因水平研究腫瘤的發生與發展機制。因此，本研究通過Cbioportal數據庫分析，結合Genecards相關數據，分析HMCN1基因與胃腺癌的關系，進一步明確HMCN1對胃腺癌發生和發展的影響。

1 資料與方法

1.1 HMCN1基因在胃腺癌中的表達以及生存率分析

通過在線的TCGA可視化平臺，Cbioportal網站(www.cbioportal.org)[6-8]，獲得TCGA數據庫中的289例胃腺癌樣本，提取患者相關資料，應用survival選項分析289例樣本中HMCN1表達與生存時間的Kaplan-Meier關系圖；應用oncoprint選項分析HMCN1變異情況。

1.2 HMCN1基因在組織中以及不同病理分期胃腺癌組織中的表達分析

利用基因表達譜動態分析數據庫(Gene Expression Profiling Interactive Analysis, GEPIA)網站搜索HMCN1在正常胃腺組織以及胃腺癌組織中的表達情況，并進行比較。搜索HMCN1基因在不同病理分期胃腺癌組織中的表達情況，應用Log-rank檢驗分析HMCN1的表達差異。

1.3 HMCN1基因相關蛋白以及功能分析

通過Genecards查找與HMCN1有關的蛋白，構建相關蛋白網絡圖，查找其中蛋白的功能，并對其中蛋白進行富集分析。并將在Genecards中找到的蛋白整合到cbioportal中進行比對，明確HMCN1相關蛋白在胃腺癌中的表達以及變化情況；Cbioportal中蛋白質的表達基于蛋白芯片分析的實驗結果。

1.4 統計學方法

采用SPSS 23.0軟件進行統計分析。生存曲線采用Kaplan-Meier分析法，基因表達采用Log-rank檢驗法，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 HMCN1在胃腺癌中的突變情況

在289例胃腺癌樣本中有66例(23%)發生HMCN1基因突變，其中，錯義突變43例(15%)，節段突變23例(8%)。

2.2 HMCN1基因變異與胃腺癌患者生存率的比較

HMCN1變異組總生存時間長于無變異組(P=0.015 3)，見圖1。HMCN1變異組無病生存時間與無變異組差異無統計學意義(P=0.052 3)，表明HMCN1的變異與患者無病生存時間無關。見圖2。

圖1 胃腺癌患者HMCN1變異組和非變異組總生存時間比較

2.3 HMCN1 mRNA在不同組織以及不同病理分期胃腺癌組織中的表達

利用GEPIA數據庫，搜索到HMCN1 mRNA在胃腺癌組織中的表達明顯高于正常胃腺組織，見圖3。同時HMCN1在不同病理分期胃腺癌中的表達情況不同，在Ⅰ期中的表達明顯低于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期，見圖4。

圖2 胃腺癌患者HMCN1表達變異組和非變異組無病生存時間比較

圖3 HMCN1 mRNA在正常胃腺組織和胃腺癌組織中的表達

圖4 HMCN1 mRNA在不同病理分期胃腺癌中的表達

2.4 HMCN1基因相關蛋白網絡分析

應用Genecards分析HMCN1基因主要相關蛋白，包括CTDSPL、DDX1、CLP1、CFB、UBLCP1、CTDSP1、GPD2、SIRPG、PRSS58、CADM2、TSPAN33、KCTD5、KCTD17、KCTD2、GTPBP1、GTPBP2、HABP2、CTDSP2、OVCH1、CTDSPL2、DVL1、DVL2、DVL3、SPOP、CTDNEP1等25種，構建獲得HMCN1相關蛋白網絡圖，見圖5。

將以上蛋白進行富集分析，可發現這些蛋白富集到Wnt信號通路、Hippo信號通路、絲氨酸型內肽酶活性通路等。見表1。

圖5 HMCN1相關蛋白網絡圖

表1 HMCN1相關蛋白參與的富集

2.5 HMCN1下游關鍵分子分析

將HMCN1基因輸入Cbioportal數據庫中，發現CTDSPL蛋白在胃腺癌中表達降低，見圖6。

圖6 CTDSPL在胃腺癌組織中的表達(圖中紅點)

3 討論

胃癌發病率在全國惡性腫瘤中居第2位，僅次于肺癌[9]。國家癌癥研究所(NCI)和國家人類基因組研究所(NHGRI)在2005年發起的TCGA項目，通過十多年的發展，收錄了美國和加拿大地區11 000多個患者腫瘤組織和與之匹配的正常組織的相關數據，建立了TCGA數據庫，其在探尋腫瘤相關基因的研究中起重要作用。本研究通過TCGA數據庫中的相關數據發現，HMCN1變異率越高的患者生存時間越長，由此推測，HMCN1變異是胃腺癌患者預后良好的標志之一，將來可用于臨床的相關評估。HMCN1在不同病理分期胃腺癌組織中的表達也有所不同，由此推測這可能與腫瘤分化程度有關。

此外，細胞增殖周期紊亂與腫瘤發生密切相關，對細胞癌變發生及發展具有至關重要的作用[10]。分析篩選與HMCN1相關的蛋白，并對其進行富集分析，可發現這些蛋白富集到Wnt信號通路、Hippo信號通路、絲氨酸型內肽酶活性通路等生理過程。CTDSPL是HMCN1下游的一個相關蛋白，其在胃腺癌中表達低于正常組織。CTDSPL又稱CTD小磷酸酶，是一種在人類正常組織中表達的蛋白質，其活化與蛋白磷酸酶活性相關。其作用可能是通過控制轉錄物的延伸，從而負向調節RNA聚合酶Ⅱ轉錄；如果相應蛋白磷酸酶活性被抑制，則CTDSPL活性亦受到抑制，從而影響相關信號通路，進而誘導癌癥的發生。此外，用CTDSPL轉染腫瘤細胞系MCF-7可導致另一種腫瘤抑制劑磷酸化，從而導致腫瘤細胞停滯于G1/S周期[11]。本研究通過TCGA數據庫中的相關數據發現，HMCN1相關蛋白CTDSPL的表達在胃腺癌組織中下調，提示在正常組織中HMCN1基因可能誘導CTDSPL蛋白產生活性，導致細胞進入分化狀態，從而發揮抑癌作用。

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