CALCRL 基因在肺腺癌中的表達和預后研究

張閆佳

（河南師范大學生命科學學院，河南 新鄉453000）

肺癌，是一種于支氣管粘膜或腺體細胞病變而惡性增殖形成的腫瘤，惡性增殖速度快，對人類健康造成了極大的威脅。肺癌發病率在癌癥中居于首位，近30 年來世界各地都有報道肺癌的發病率和死亡率都出現大幅度增高。目前關于肺癌的發病機制尚不明確，以目前的醫療水平來看肺腺癌的診斷以及預后的發展空間還很大。因此本論文進行的肺腺癌相關基因的研究以及早期肺癌的生物標志物的發現可以為肺腺癌的診斷提供新的靶向目標及診斷依據，對于該病的預后診斷治療也具有重大意義。

我所研究的CALCRL 基因是與肺腺癌有關的一種抑癌基因，其表達產物降鈣素受體樣受體是近年來備受關注的一種受體，屬于G- 蛋白偶聯神經肽受體家族的一員，與許多疾病和生命活動相關，如嗜鉻細胞瘤，軟骨癌以及細胞增殖與凋亡等。CALCRL 的表達產物為跨膜信號受體，能夠調節鈣離子的濃度，對細胞增殖起到負調控的作用。因此該基因在肺癌發展進程中有極大可能發揮關鍵的作用，本文將于此角度進行研究。

在本文用到的公共基因數據庫有TGCA 數據庫，該數據庫中具有20000 多種原發癌分子特征并且涵蓋了33 種癌癥類型的正常樣本。這些數據使我們對各類癌癥有了進一步的了解，提高了對病人進行診斷治療的效率。

生存預后是指疾病診斷后預測某一時段疾病將會怎樣變化的可能性，以便研究者們探究更多的治療方法。Kaplan-Meier 分析系利用大量的臨床樣本對他們的生存時間以及其他相關信息計算“生存強度”通過作圖可以獲得各個時間段的存活率，為疾病的相關研究提供了具有價值的數據分析。

在疾病研究中，生物標志物即是指可以客觀評估和測定的特征性的生化指標。本論文中所研究的CALCRL 基因即可作為肺癌的一種生物標志物，經研究分析推測其為一種抑癌基因，即該基因的表達產物能夠對細胞增殖產生一種負調控的作用，因此當該基因發生突變時，在癌組織中發現該基因的表達量發生異常減少，因此使細胞增殖失控，產生惡性增殖。所以我們推測如果對患者體內的CALCRL 基因轉錄物mRNA 序列進行核酸定量檢測即可作為肺癌初步鑒定和早期診斷的一種生物標記物，此外該基因對于肺癌患者的預后也具有重大意義，可作為患者預后的一種生物標記物來幫助醫生進行更好的判斷，使患者正確對待疾病。

1 實驗方法

1.1 數據下載

從GEO 數據庫下載基因表達譜數據，了解肺腺癌相關基因信息。了解系列樣本具體相關實驗設計焦點以及描述，下載肺腺癌患者癌組織和癌旁組織的基因表達數據，得到幾個目標基因，得到肺癌相關基因包括GALNTL4 、TBX2 、CALCRL 、OR10A7 和SCN2B。

1.2 基因篩選

利用Kaplan-Meier 繪圖儀繪制幾種基因的生存曲線，運行并下載其生存分析數據，得到P 值小于0.05 表示差異有統計學意義，最終確認研究目標基因為CALCRL。在GEO 數據庫找出對該基因的GSE 編號以及該基因系列樣本進行實驗時的具體實驗操作以及平臺信息做簡要記錄，通過THE HUMAN PROTEIN ATLAS 網站對大量的病例樣本的基因表達差異分析確定研究價值。通過基因表達產物生存曲線圖表明確該基因表達對肺腺癌生存預后的影響。

2 結果

2.1 初步篩查

利用Kaplan-Meier 繪圖儀對GEO 數據庫中搜索得到的GALNTL4 、TBX2、CALCRL、OR10A7 和SCN2B 這五種肺癌相關基因進行繪圖，得到每個基因的生存曲線，進行初步篩查。確定研究的目標基因為CALCRL。

2.2 生存分析結果

CALCRL 表達與肺癌患者生存預后相關，利用Kaplan-Meier繪圖儀繪制生存曲線，得到P＜0.05，低表達的CALCRL 患者預后更差，表示差異具有顯著統計學意義，確定研究基因為CALCRL。以如圖1 為肺腺癌中CALCRL 表達與患者預后的生存曲線圖。

圖1 CALCRL 表達與肺腺癌患者預后的生存曲線圖

2.3 腫瘤組織與正常組織中CALCRL 表達比較

經過分析，腫瘤組織中CALCRL 表達低于正常組織。對該基因在腫瘤組織中的表達水平與正常組織的表達水平相比較得知，當其表達水平下降時，可誘發腫瘤的產生，而該基因的表達能夠抑制細胞的惡性增殖，抑制腫瘤的產生。因此可推測該基因為肺癌的一種抑癌基因。

2.4 基因功能分析

該基因表達產物具有G 蛋白偶聯受體活性和蛋白轉運體活性。CALCRL 基因的表達產物信號受體可以降低細胞內鈣離子濃度，可被認為對惡性細胞增殖起到負調控的作用。作為抑癌基因當其發生突變時，會降低對細胞增殖負調控的作用，造成腫瘤細胞惡性增殖，在細胞分化以及細胞膜表面的某些膜蛋白的表達方面也會造成一定的影響，促使癌細胞在別處黏著以及增殖，增加肺癌細胞的浸潤性。

3 討論

前文已提到，肺腺癌作為非小細胞肺癌的主要亞型，是目前發病率最高的肺癌亞型，為了篩選與肺腺癌患者生存預后相關的分子標志物，我們通過TGCA 數據庫，通過Kaplan-Meier 繪圖的方法，篩選到了基因CALCRL,發現其在肺腺癌組織中表達下調，高表達患者生存預后良好。該基因表達產物是一種G- 蛋白偶聯受體，能夠調節鈣離子的濃度，對于細胞增殖起到了負調控的作用，因此推測該基因為肺腺癌的一個抑癌基因。進一步使用human protein atlas 免疫組化分析，確實在肺腺癌患者中低表達。即該基因異常的低表達促使了腫瘤的發生，預示該基因為肺癌的一種抑癌基因。

表1 污染源監測物示意圖

利用交互式生存分析散點圖進行初預判，得出患者的生存預后情況最佳的CALCRL 基因表達水平范圍，證明高表達患者的生存預后較好，因此得出結論：CALCRL 的表達對肺腺癌患者的生存預后有明顯的影響，可以作為肺腺癌的特定預后分子標志物。通過進一步的生物信息學統計分析，CALCRL 高表達患者的診斷后存活年數要高于低表達患者的存活年數，該基因的研究提高了肺腺癌的診斷效率，為肺癌患者基因治療層面提供了新的想法，為肺癌的治療處理帶來了新的可能，有效提升了患者的生存率以及恢復可能性。

綜上所述，癌癥的發生就是由于調控細胞增殖的原癌基因或抑癌基因發生了突變所引起的細胞惡性增殖，而CALCRL 作為抑癌基因能夠參與細胞增殖信號通路網絡的調控，與肺腺癌的預后密切相關，該基因在肺腺癌治療和診斷方面有很大的應用前景。然而本研究仍存在許多不足之處，雖然有實驗數據來對我們的預測推斷進行驗證，但由于客觀原因我們尚未做實驗進行驗證，因此未來還存在許多地方值得我們進行探究。