ITGAM基因在急性髓細胞白血病中的表達及臨床意義*

張太海，金皎，黃璟，李鵬，吳西軍，吳昌學，馬健娟，庹媛媛，李燕，楊紅蘭，潘海新，楊小燕**

(1.銅仁市人民醫院 兒科，貴州 銅仁 554300； 2.貴州醫科大學附屬醫院&貴州省兒童醫學中心 兒童血液腫瘤科，貴州 貴陽 550004； 3.貴陽市公共衛生救治中心，貴州 貴陽 550004； 4.貴州醫科大學 干細胞與組織工程實驗中心，貴州 貴陽 550004； 5.貴州醫科大學 分子生物學重點實驗室 & 地方病與少數民族性疾病教育部重點實驗室，貴州 貴陽 550004)

急性髓細胞白血病(acute myeloid leukemia, AML)是一種骨髓惡性疾病，其特點是骨髓祖細胞的克隆擴增和分化停滯[1]。2019年最新全球癌癥統計報道顯示，AML的新發病例和死亡病例均較前增高，嚴重危害人類健康[2]。盡管近年來，隨著治療方案的不斷優化，免疫治療以及分子靶向治療取得了較大進展，AML的療效得到了很大改善，但生存率仍較低[3-5]，尤其是60歲以上患者的總體生存率僅為10%[6]。因此，進一步尋找能提高早期診斷和預測預后的高度敏感的分子標志物對指導臨床AML的診療具有重要臨床意義。整合素αM(integrin subunit alpha M, ITGAM)編碼白細胞黏附分子β2，位于16p11.2，是白細胞黏附分子整合素β2亞家族的成員，主要介導細胞向炎癥部位的黏附與遷移，與腫瘤的侵襲與轉移密切相關[7]。目前為止，在AML中有關ITGAM的研究尚少。因此，本研究通過分析癌癥基因組圖譜(the cancer genomeatlas,TCGA)公共數據集，研究ITGAM基因在AML法-美-英分型(french-american-british classification,FAB)及臨床常見遺傳學異?；颊咧械谋磉_情況，分析其表達水平對患者總體生存率(overall survival,OS)的影響。

1 資料與方法

1.1 資料

從CELL(cancer cell line encyclopedia)數據庫[8](https://www.broadinstitute.org/ccle)獲得數據用于分析ITGAM在臨床常見7種血液腫瘤性疾病中的表達情況，包括AML 39例、慢性髓系白血病(chronic myeloid leukemia, CML)15例、霍奇金淋巴瘤(lymphoma-hodgkin)13例、伯基特淋巴瘤(lymphoma-burkitt)11例、T細胞急性淋巴細胞白血病(T cell acute lymphocytic leukemia,T-cell ALL)16例、B細胞急性淋巴細胞白血病(B cell acute lymphocytic leukemia,B-cell ALL)13例及彌漫大B細胞淋巴瘤(diffuse large B cell lymphoma,DLBCL)18例?；虮磉_譜數據動態分析(gene expression profiling interactive analysis，GEPIA)數據庫[9](http://gepia.cancer-pku.cn/)獲得樣本243例用于分析ITGAM在AML及健康對照組的表達情況，其中AML組173例及健康對照組70例，同時根據AML組患者ITGAMmRNA表達量均值大小又將AML組分為高表達組(高于均值)53例和低表達組(低于均值)53例用于生存分析。UALCAN數據庫[10](http://ualcan.path.uab.edu)獲得AML171例用于分析ITGAM在不同類型AML中(M0～M7)的表達情況，包括M0(n=16)、M1(n=42)、M2(n=39)、M3(n=16)、M4(n=35)、M5(n=18)、M6(n=2)及M7(n=3)；從Bloodspot數據庫[11]獲得(http://servers.binf.ku.dk/bloodspot/)AML患者172例進行ITGAM在不同基因突變或染色體異?；颊咧械谋磉_分析，并按照ITGAMmRNA表達量中位數大小分為高表達組(高于中位數)86例和低表達組(低于中位數)86例用于生存分析。

1.2 方法

1.2.1ITGAM基因在常見血液腫瘤、AML患者以及AML FAB分型中的表達 使用CELL 在線數據庫分析ITGAM基因在臨床常見血液腫瘤中的表達，了解其在不同血液腫瘤中的表達情況。GEPIA是一個由北京大學開發的在線TCGA數據庫分析工具，利用其在線分析ITGAMmRNA在AML患者及正常健康對照組樣本中的表達差異。AML患者通過FAB分型可分為M0～M7型，為了進一步了解ITGAM在不同AML FAB分型中的表達情況，本研究進一步通過UALCAN數據庫獲得AML TCGA數據，分析ITGAM在AML不同FAB亞型中的表達水平。

1.2.2ITGAM基因在AML伴有常見遺傳學異?；颊咧械谋磉_ 利用Bloodspot在線數據庫分析ITGAM在伴有常見染色體核型異常以及基因突變(CEBPA、NPM1、FLT3突變)AML患者中的表達情況。

1.2.3ITGAM表達水平對AML患者預后的影響 利用GEPIA和Bloodspot數據庫在線應用survival選項分析AML患者ITGAM表達與患者生存時間的Kaplan-Meier曲線。

1.3 統計學方法

采用在線數據庫和SPSS 17.0軟件進行數據分析，組間比較采用獨立性t檢驗，Kaplan-Meier生存模型分析采用Log-rank檢驗法，P<0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 AML患者ITGAM基因的表達

CELL在線數據庫分析結果顯示，在臨床常見血液腫瘤性疾病中，ITGAM基因在AML患者中表達最高，在DLBCL中表達最低(圖1)；GEPIA在線數據庫分析結果顯示，與健康對照組相比，ITGAM在AML患者中表達增高，差異有統計學意義(P<0.05，圖2)。

圖1 ITGAM在幾種臨床常見血液腫瘤性疾病中的表達Fig.1 Expression of ITGAM gene in clinical common hematologic neoplastic diseases

注：(1)與對照組比較，P<0.05。圖2 在AML患者中 ITGAM mRNA的表達Fig.2 Expression of ITGAM gene in acute myeloid leukemia patients

2.2 AML FAB亞型患者ITGAM基因的表達

UALCAN數據庫分析結果顯示，ITGAM在M5中高表達，在M3中表達最低。其中，M4、M5 與 M0比較，M3、M4、M5 與 M1比較，M4、M5 與M2比較，M4、M5、M7 與 M3比較，ITGAM基因表達差異有統計學意義(P<0.05，圖3)。

注：(1)與M1組比較，P<0.05；(2)與M0組比較，P<0.05；(3)與M2組比較，P<0.05；(4)與M2組比較，P<0.05。 圖3 TCGA數據庫中急性髓系白血病M0～M7亞型中ITGAM mRNA的表達Fig.3 Expression of ITGAM mRNA in the M0～M7 subtype of acute myeloid leukemia

2.3 AML伴常見遺傳學異?；颊咧蠭TGAM基因的表達

利用Bloodspot在線數據庫分析ITGAM在AML患者常見遺傳學異常的表達情況。染色體核型異常分析結果顯示，ITGAM在AML t(11q23)/MLL中表達最高，在AML t(15;17)中表達最低，2組比較差異有統計學意義(P<0.01，圖4)。對伴有CEBPA、NPM1以及FLT3突變的AML患者進行分析發現，Cepba+_NPM1-_FLT3+中表達較低，在Cepba-_NPM1-_FLT3- 和Cepba-_NPM1+_FLT3-表達最高；其中Cepba-_NPM1-_FLT3+組與Cepba+_NPM1-_FLT3-組比較、 Cepba-_NPM1+_FLT3+ 組與 Cepba-_NPM1- _FLT3-組比較、Cepba-_NPM1+_FLT3+ 組與Cepba-_NPM1+_FLT3-組比較、Cepba-_NPM1-_FLT3- 組與Cepba+_NPM1-_FLT3-組比較、Cepba-_NPM1-_FLT3-組與Cepba+_NPM1-_FLT3+組比較、Cepba-_NPM1+_FLT3- 組與 Cepba+_NPM1-_FLT3-組比較及Cepba-_NPM1+_FLT3-組與Cepba+_NPM1-_FLT3+組比較，差異均有統計學意義(P<0.05，圖5)。

注：A為ITGAM表達交互式層次樹狀圖，顏色越紅表示其表達水平越高，顏色越藍表示表達水平越低，B為ITGAM表達的抖動條帶圖；(1)與AML t(15；17)組比較，P<0.01。圖4 AML伴有染色體核型異?；颊咧蠭TGAM基因的表達Fig.4 Expression of ITGAM gene in AML patients with chromosomal karyotype abnormalities

2.4 ITGAM表達對AML患者預后的影響

利用GEPIA和Bloodspot在線數據庫對TCGA數據庫中的AML患者進行生存期曲線分析，結果顯示ITGAM基因高表達AML患者的OS差(P=0.024，P=0.008)。見圖6。

3 討論

目前，細胞遺傳標記是AML患者風險分層和治療的最重要因素[12-13]。然而，隨著新技術的出現，其他分子標記的檢測，如點突變和表觀遺傳學和蛋白質組學特征的表征，已經開始在如何診治疾病中發揮重要作用[14-15]。最近的證據表明，識別新的AML生物標志物有助于更好的了解該病的分子基礎，對AML的篩選、診斷、預后和監測以及預測每個個體對治療的反應的可能性都有重要的作用[16]。因此，進一步挖掘AML分子預后標志物對AML早期診斷以及預后預測有潛在的臨床應用價值。ITGAM又名巨噬細胞分化抗原-1、補體受體3或CD11b[17]。ITGAM與內皮細胞上的相應配體細胞間黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1)的相互作用在白細胞和內皮細胞的黏附中起非常重要的作用[18]。有研究表明，ITGAM在早期造血前體細胞表達缺如，隨著造血細胞的分化，其表達逐漸增加[19]。此外，ITGAM參與調節造血和髓系細胞形成過程[20]。研究表明ITGAM的表達或激活影響腫瘤的整體生長，其在調控骨髓來源的免疫細胞到腫瘤的跨內皮遷移有著關鍵作用[21-22]。Junca等[23]研究顯示，高表達ITGAM的AML患者臨床預后差。Xu等[24]研究表明，當Mac-1表達≥30%時，AML患者的白細胞計數和髓外浸潤的發生率明顯增高，緩解率明顯降低，該研究提示Mac-1高表達與AML患者的高白細胞和髓外浸潤有明顯的相關性。

注：A為ITGAM表達交互式層次樹狀圖、顏色越紅表示表達水平越高、顏色越藍表示表達水平越低，B為ITGAM表達的抖動條帶圖；(1)與Cepba+_NPM1-_FLT3-組比較，P<0.05；(2)與Cepba-_NPM1+_FLT3- 組比較，P<0.05；(3)與Cepba-_NPM1-_FLT3- 組比較，P<0.05。圖5 AML伴有Cepba、NPM1及FLT3突變患者中ITGAM基因的表達Fig.5 Expression of ITGAM gene in AML patients with Cepba, NPM1 and FLT3 mutations

GEPIA在線數據庫 Bloodspot在線數據庫圖6 ITGAM基因表達水平與AML患者生存分析Fig.6 Prognosis between ITGAM gene expression level and patients with AML

近年來，新興發展的一門交叉性學科——生物信息學被廣泛應用于多種疾病，特別是腫瘤性疾病分子水平上的數據挖掘，發現潛在的治病靶點以及能預測腫瘤預后的生物標志物，對疾病發生發展機制的研究起到非常重要的作用[25-26]。本研究采用生物信息學方法，結合CELL、UALCAN、GEPIA以及Bloodspot在線數據庫，對TCGA AML數據進行分析，結果表明ITGAM在AML患者中高表達，高表達ITGAM基因的AML患者OS低。這與已報道的研究結果一致[22]。此外，本研究還發現ITGAM基因在AML伴有 t(11q23)/MLL核型異常以及Cepba-_NPM1-_FLT3-的AML患者中高表達。

綜上所述，本研究通過分析ITGAM在急性髓細胞白血病中的表達及其預后意義，為探討ITGAM在AML預后預測及精準治療分子靶點的選擇提供了新的理論依據和線索。由于此研究且僅局限于通過生物信息學探討ITGAMmRNA水平在AML的表達及預后作用，后續研究中還將進一步在AML細胞水平及臨床樣本中探討ITGAM的生物學作用以及蛋白表達水平，更深入地研究ITGAM在急性髓細胞白血病發生發展的作用及分子機制。