基于Oncomine數據庫研究鈣黏附蛋白11基因在胃癌中的表達及意義

余超，李晟，曾永慶，程元光，何磊

胃癌是最常見的消化道惡性腫瘤之一。據2018全球癌癥統計數據，在世界范圍內，胃癌每年約有100萬以上的新發病例，且在癌癥相關病死率方面排名第三[1]。由于飲食習慣及結構的改變，我國胃癌的發病率和死亡率均位于所有惡性腫瘤的第二位[2]。由于早期癥狀不典型，大部分胃癌一旦發現已屬于進展期，此時即便經過有效治療，其復發轉移的風險仍較高，治療效果不理想。迄今臨床上仍缺乏有效的用于胃癌早期診斷和判斷預后的生物學標記，因此，研究胃癌發生發展的相關因素，識別與發現和胃癌進展相關的特異性分子靶標對于胃癌的預防及治療具有重要意義[3]。鈣黏附蛋白11（CDH11）是鈣黏蛋白家族的一員，屬于Ⅱ型鈣黏附蛋白家族，其實質為一種鈣離子依賴性介導細胞-細胞間黏附的單鏈跨膜糖蛋白。CDH11在介導細胞黏附中發揮重要作用，在胚胎發育、組織形成和分化、細胞信號轉導以及腫瘤浸潤轉移等多個方面具有重要的生物學效應[4]。多項研究表明CDH11與乳腺癌、頭頸部腫瘤及結直腸癌等多種腫瘤的發生發展有密切關系，在腫瘤組織及正常組織中呈差異表達，而且其在腫瘤組織中的表達水平與腫瘤惡性程度及病人預后存在相關性[5-7]，但其表達水平在胃癌中的相關研究少，臨床意義尚不明確。本研究自2019年5―8月利用并深度挖掘Oncomine數據庫中有關CDH11基因的相關信息，并利用Kaplan-Meier Plotter（KM plotter）數據庫分析其與胃癌預后的關系，以期了解CDH11基因在胃癌中的表達及其與病人預后相關關系，并且為尋找胃癌的治療靶點提供思路。

1 資料和方法

1.1 Oncomine數據庫Oncomine數據庫是當前世界上最大的腫瘤基因芯片數據庫和數據挖掘平臺之一，整合了來自GEO、TCGA以及已發表文獻來源的多種數據樣本，可以根據個人的需求設定篩選和挖掘數據的條件得到可靠的分析結果。本研究當中，我們設定的篩選條件為：①“Cancer Type：Gastric cancer”；②“Gene：CDH11”；③“Analysis Type：Cancer vs Normal Analysis”；④“Data Type：mRNA；⑤臨界值設定條件（Pvalue<1E-4，fold change>2，gene rank=top 10%）。

1.2 KM plotter數據庫通過KM plotter數據庫（http：//kmplot.com/analysis/）的 Gastric Cancer數據集進行病人在線生存分析并繪圖得到結果，利用針對CDH11的三個探針進行分析。本研究設定的條件：①“Cancer：Gastric Cancer”；②“Gene symbol：CDH11”；③“Affy ID：207172_s_at、207173_x_at和236179_at”；④“Survival：overallsurvival（ OS）”；⑤“Stage：all”；⑥“Lauren classification：all”。以生存曲線圖的形式展現基因表達水平與病人預后的關系。

1.3 統計學方法本研究中所用統計學分析方法均為數據庫內匹配的統計學方法。P<0.05認為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 CDH11在常見腫瘤中的表達結果Oncomine數據庫中共收集了455項不同類型惡性腫瘤的研究結果，關于CDH11表達差異有統計學意義（P<0.05）的研究結果有66項，其中CDH11表達升高的研究有59項，表達降低的研究有7項。在胃癌中，有8項研究均發現CDH11基因表達上調。見圖1。

圖1 Oncomine數據庫中CDH11在所有腫瘤研究中的表達

2.2 CDH11在胃癌中的表達結果通過進一步分析CDH11在胃癌中的高表達，我們發現，自2000年開始，共有85項研究，8個數據子集涉及了CDH11在胃癌組織和正常組織中的表達檢測，共有478個樣本，包括了胃癌lauren分型中的腸型、彌漫型及混合型胃癌與正常組織的比較。文章分別發表于Mol Biol Cell[8]，Clin Cancer Res[9]，Nucleic Acids Res[10]，Eur J Cancer[11]，和 Med Oncol[12]。在 Oncomine 數據庫中對這8個數據子集進行Meta分析發現，與對照組相比，CDH11基因在所有差異表達基因中其中位數值排名為65，P<0.001，提示CDH11在胃癌中高表達。見圖2，表1。

圖2 CDH11在Oncomine數據庫中胃癌中表達情況：1～8分別表示8個數據子集結果，顏色越深表示CDH11基因在該芯片中表達越高

表1 CDH11基因在8個數據子集中的高表達情況

2.3 CDH11在不同的胃癌研究芯片中的表達差異Oncomine數據庫中，以箱線圖的形式分析CDH11在不同的胃癌研究芯片中的表達，分別在Wang 等[12]、Cui等[10]、DErrico等[11]、Chen 等[8]和 Cho等[9]這5項研究，8個研究數據子集中，CDH11在胃癌組的表達量均高于正常組，差異有統計學意義（均P<0.001）。

2.4 CDH11與胃癌病人預后的關系為進一步探究CDH11與胃癌病人預后生存的關系，我們在KM plotter數據庫對符合要求的876個樣本進行生存預后分析，結果顯示，在3個針對CDH11基因的不同探針（207172_s_at、207173_x_at和 236179_at）中，CDH11表達水平對病人的總生存時間均差異有統計學意義（P<0.001）。與低表達組相比，CDH11高表達組胃癌病人的總生存時間明顯降低（圖3）。

圖3 Kaplan-Meier Plotter數據庫中，CDH11表達水平與胃癌病人預后之間的關系：A為針對CDH11基因的236179_at探針；B為針對CDH11基因的207172_s_at探針；C為針對CDH11基因的207173_x_at探針

3 討論

Oncomine是目前世界上最大的癌基因芯片數據庫和整合數據挖掘平臺，旨在挖掘癌癥的基因信息[13]。該數據庫整合了來自GEO、TCGA和各種已發表文獻的數據文獻并提供在線分析工具以解讀這些高質量標準的腫瘤組織芯片差異，同時也擁有全面的癌癥突變譜、基因表達數據及相關臨床信息，對發現新的生物標記物或新的治療靶點有重要作用。KM plotter數據庫是一個專門用來分析基因在腫瘤的預后評判價值的數據庫，目前收錄了各基因在胃癌、肺癌、乳腺癌、卵巢癌四種癌癥的預后判斷的數據。本研究通過oncomine數據庫發現CDH11在胃癌組織中高表達，進一步通過KM plotter數據庫研究發現CDH11高表達與胃癌的預后顯著相關。

目前一致認為細胞黏附分子有五大類型，它們分別是鈣黏附分子（Cadherin）、選擇素、整合素、黏蛋白樣家族、免疫球蛋白超家族，雖然在功能上它們略有差異，但當某些關鍵基因出現突變導致其黏附作用出現異常時，就會出現細胞的異常聚集、侵襲及轉移，最終導致并促進惡性腫瘤的形成及轉移。人CDH11基因位于16q21，含有18個外顯子，編碼的CDH11蛋白介導鈣依賴性細胞-細胞的黏附。CDH11蛋白是Ⅱ型鈣黏附分子蛋白家族的一員，其結構包括胞外結構域、跨膜區、胞內結構域及N端的信號序列。CDH11在多種惡性腫瘤細胞中高表達，并且表達情況與腫瘤的惡性程度及預后有關。Pishvaian等[14]發現CDH11與乳腺癌細胞惡性程度呈正相關，表達越高，乳腺癌細胞轉移侵襲能力越高，并推論其可以作為乳腺癌惡性程度的分子標志物。Li等[15]的研究結果提示HOXC8通過上調CDH11的表達促進乳腺癌的侵襲轉移，CDH11在乳腺癌中高表達，進一步的生存分析提示CDH11高表達與預后不良密切相關，提示在乳腺癌中CDH11有強的致癌功能。在口腔鱗癌的研究中發現，CDH11可能通過MAPK及PI3K/Akt信號通路，從而影響腫瘤的淋巴轉移，在分期較晚的病人及淋巴轉移的病人中CDH11表達明顯升高，CDH11的表達可能作為腫瘤進展及轉移的一個預測因素[16]。

我們通過Oncomine數據庫的研究，同樣發現CDH11在多種惡性腫瘤中表達增高。首先通過Oncomine數據庫挖掘CDH11基因在食管癌、結直腸癌、乳腺癌等常見腫瘤表達信息，結果發現，在有統計學差異的66項研究中，59項研究表明CDH11在常見腫瘤中處于高表達狀態。進一步利用Oncomine數據庫分析了胃癌芯片檢測結果，同樣表明在478例的胃癌標本中，CDH11在胃癌組織中呈高表達。為了進一步明確CDH11與胃癌病人的總生存期之間的關系，我們在The KaplanMeier Plotter數據庫中選取了關于CDH11的三個不同探針（207172_s_at、207173_x_at和236179_at），對876個胃癌病人進行CDH11表達量與病人的預后生存（OS）分析。結果顯示，CDH11的表達量與胃癌總體預后水平明確相關，CDH11高表達病人的總生存時間顯著降低。由于綜合了多個高質量的研究樣本，我們的研究樣本足夠大，增加了研究結論的可信度。

綜上，CDH11可能作為一種潛在的腫瘤標記物，其可以促進胃癌的發生發展，異常增高的CDH11蛋白提示病人預后差，可作為胃癌病人預后不良的指標，但具體機制有待進一步研究。在臨床上是否能作為胃癌早期診斷或判斷預后不良的指標，以及是否可以作為胃癌的分子靶向治療的相關靶點，為臨床治療提供一定的理論依據，需要我們進一步的探索。