利用癌癥基因組圖譜對乳腺癌患者CDH1基因突變分析*

林 琳 倪 楠 趙海鷹 姜曉峰 涂 巍*

近年來，乳腺癌在我國城市地區的發病率逐年上升，居女性癌癥的前3位[2]。乳腺癌的病因尚不明確，可能與脂肪及酒精攝入、女性初潮年齡普遍提前及停經年齡推后、初產婦年齡增大及生產胎數下降等因素密切相關。有研究表明，基因突變與乳腺癌的發生、發展以及預后都密切相關[3-7]。

E-鈣黏蛋白(E-cadherin，CDH1)是Ca2＋依賴性細胞粘附分子，編碼CDH1基因在1995年首次被克隆，其位于染色體16q22.1，基因全長約100 kb，由16個外顯子和15個內含子組成，在物種間高度保守，其編碼蛋白包含882個氨基酸，蛋白通過介導細胞粘附和信號轉導，參與細胞形態發生和組織分化等生物學行為[8]。有研究發現，在遺傳性彌漫型胃癌、卵巢癌中都發現CDH1基因突變病例[9-11]。而CDH1突變與乳腺癌的相關性研究鮮有報道。為此，本研究通過癌癥基因組圖譜(the cancer genome atlas，TCGA)公共數據集，研究乳腺癌中CDH1突變的發生，為乳腺癌的診斷和治療提供有價值的線索。

1 材料和方法

1.1 一般資料

選取TCGA數據庫中1988-2013年診斷的乳腺癌病例，數據的使用符合TCGA官方網站(https：//tcga-data.nci.nih.gov/docs/publications/tcga/)的出版要求。入選的1098例患者，按照CDH1是否發生突變分為野生型CDH1基因未突變組(986例)，年齡26～90歲，中位年齡58歲；突變型CDH1基因突變組(112例)，年齡34～90歲，中位年齡61歲，腫瘤位置、美國癌癥聯合委員會(AJCC)腫瘤分期、發病人種等臨床資料見表1。

1.2 觀察與評價指標

應用cBioPortal網站(http：//www.cbioportal.org/)分析TCGA數據集中CDH1突變情況、CDH1基因拷貝數與信使核糖核酸(messenger ribonucleic acid，mRNA)表達的關系及基因共表達分析。

1.3 統計學方法

生存分析采用cBioPortal網站提供的Kaplan-Meier和log-rank檢驗法，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 CDH1突變

1098個病例中，CDH1突變112例，占比10.4%，其中Q23*突變最多，共6例，P127Afs*41和R63*突變各4例，E243K、R335*及X722_splice各3例，N166Mfs*49、Q195*及X646_splice各2例，另有72個病例突變位點各不相同(見表2)。

表1 1098例乳腺癌患者臨床特征(例)

表2 112例CDH1突變患者的CDH1突變結果(例)

2.2 CDH1基因拷貝數與mRNA表達的關系

應用cBioPortal網站分析乳腺癌TCGA數據集，研究CDH1基因mRNA表達水平與其基因拷貝數量和突變的變化，基因拷貝數量的增加，其mRNA表達增多，但拷貝數到達一定程度后，mRNA表達水平變化不明顯，同時，突變會導致CDH1 mRNA表達的下降(如圖1所示)。

圖1 CDH1基因拷貝數與mRNA表達關系示圖

2.3 基因共表達分析

應用cBioPortal網站分析乳腺癌TCGA數據集，進行基因共表達研究結果顯示，AP1G1、CTCF、IST1、C16ORF70等基因mRNA與CDH1表達呈現一定程度的正相關(如圖2所示)。

圖2 CDH1 基因共表達分析示圖

2.4 患者生存期分析

應用cBioPortal網站分析乳腺癌TCGA數據集，采用Kaplan-MeierPlotter在線數據進行患者生存分析結果顯示，CDH1突變組與未突變組生存期差異無統計學意義(如圖3、圖4所示)。

圖3 乳腺癌患者的總生存期

圖4 乳腺癌患者的無病生存期

2.5 調控網絡分析

cBioPortal整合來自人參考蛋白質數據庫(human reference protein database，HRPD)，Reactome，國立癌癥研究所(National Cancer Insititue，NCI)自然版(Nature)和斯隆-凱特琳癌癥中心(The Memorial Sloan-Kettering Cancer Center，MSKCC)Cancer Cell Map的數據進行分析，此調控網絡中包含51節點，包含CDH1和其50個相關基因，可見CDH1主要通過PI3K/AKT發揮生物學作用，分析結果如圖5所示。

圖5 調控網絡示圖

3 討論

CDH1是鈣黏蛋白家族的重要成員之一，介導基底膜細胞間的連接，其異常表達會降低細胞間的粘附作用，使細胞易于與周圍組織分離，與腫瘤細胞轉移密切相關，其相關機制主要為：①上皮間充質細胞轉化；②Wnt信號通路；③Jak-STAT信號途徑；④EGFR信號通路。同時，CDH1基因突變、單核苷酸多態性、啟動子甲基化及轉錄異常調控與與腫瘤的發生、發展及轉移的關系密切[12-14]。

CDH1的缺失會促進原發腫瘤的早期生長和繼發腫瘤的增殖生長，并能夠引起腫瘤的侵襲轉移[15]。在多種腫瘤中，CDH1的缺失與腫瘤的預后、腫瘤進展和轉移都密切相關[16]。有研究發現，CDH1基因突變會引起癌細胞中CDH1表達缺失，對腫瘤的侵襲和轉移擴散產生重要的影響[17]。近年來研究表明，乳腺癌組織中，CDH1的表達調控與其增殖、浸潤和轉移密切相關，CDH1對乳腺癌的侵襲、轉移起到促進作用[18-20]。CDH1生成減少是細胞發生上皮-間質轉換(epithelial-mesenchymal transition，EMT)的關鍵步驟，細胞發生EMT時，可導致細胞間的緊密連接減弱，上皮細胞擁有間質細胞的特性從而獲得侵襲和轉移能力，此時，上皮細胞表型的標志物CDH1等的表達減少，間質細胞表型的標志物N-鈣黏素和波形蛋白等的表達增多。

本研究顯示，CDH1突變與乳腺癌的發生有一定程度的相關性。結果表明，CDH1突變總數較多，但是突變位點并不集中，這些突變的發生皆導致CDH1表達的下調或缺失，導致CDH1表達下降，從而對乳腺癌的發生和發展起到一定的促進作用。基因共表達研究還發現AP1G1、CTCF、IST1及C16ORF70等基因mRNA與CDH1表達呈現一定程度的正相關。已有研究表明，CTCF與乳腺癌細胞的凋亡和轉移相關[21-22]。AP1G1、IST1及C16ORF70這3個基因目前尚無報道稱其與乳腺癌發病相關，相關機制還需要進一步研究。

乳腺癌根據分型采取不同的治療方案，但目前尚無個體化以及更有針對性的治療方案，這些初步研究為進一步探討CDH1基因突變與乳腺癌的發生和發展奠定了一定的基礎，為乳腺癌發病機制以及靶向治療提供新的思路。

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