基于數(shù)據(jù)庫挖掘分析TPX2 基因在肺腺癌中的表達(dá)及意義

王源，陳丹，孫建，楚亞楠

（1.成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，四川 成都 610500；2.仁壽縣運長醫(yī)院呼吸內(nèi)科，四川 仁壽 620599；3.成都醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，四川 成都 610500）

肺腺癌（lung adenocarcinoma，LUAD）是常見的呼吸系統(tǒng)惡性腫瘤，發(fā)病率占癌癥總病人的9.28%，死亡率占癌癥死亡總?cè)藬?shù)的14.72%，對人們身體健康造成嚴(yán)重威脅[1]。超過80%的肺腺癌患者就診時已處于中晚期，失去治療的最佳時機，5 年生存率不足20%。因此，近年來尋找肺腺癌新的治療靶點，探索發(fā)生發(fā)展機制，對肺腺癌的治療具有重要的臨床意義。Oncomine 數(shù)據(jù)庫是腫瘤基因芯片數(shù)據(jù)庫和集成數(shù)據(jù)挖掘在線平臺，可以實現(xiàn)不同腫瘤組織及正常組織的基因差異表達(dá)分析。Ualcan 數(shù)據(jù)庫是基于TCGA 癌癥信息，可以研究不同基因與臨床病理特征之間的關(guān)系。GEPIA 數(shù)據(jù)庫是北京大學(xué)研發(fā)的腫瘤數(shù)據(jù)庫，可對不同腫瘤的差異基因進(jìn)行預(yù)后分析。通過對在線數(shù)據(jù)庫的挖掘，可為進(jìn)一步的實驗研究提供依據(jù)。非洲爪蟾驅(qū)動蛋白樣蛋白2 的靶向蛋白（targeting protein for Xenopus kinesin-like protein 2，TPX2）是一種受細(xì)胞周期影響的微管相關(guān)蛋白，主要參與細(xì)胞有絲分裂過程紡錘體形成并保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[2]。異常活化的TPX2 通過影響細(xì)胞分裂周期，干擾細(xì)胞凋亡，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞分化、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，與患者預(yù)后不良有關(guān)[3]。目前對肺腺癌中TPX2 研究較少。本研究旨在通過檢索Oncomine、Ualcan、GEPIA數(shù)據(jù)庫TPX2 在肺腺癌中的表達(dá)情況、臨床特征、預(yù)后相關(guān)數(shù)據(jù)，為肺癌的靶向治療提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 Oncomine 數(shù)據(jù)庫提取數(shù)據(jù)及差異分析 使用Oncomine 數(shù)據(jù)庫，通過網(wǎng)站首頁（https://www.oncomine.org）注冊賬號，根據(jù)自己的檢索需求依次選擇檢索關(guān)鍵詞。在此次研究中，在Oncomin 主界面選擇目的基因檢索關(guān)鍵詞：①gene：TPX2；②analysis type：cancer vs normal analysis；③cancer type：lung adenocarcinoma；④data type：mRNA/DNA；⑤Threshold：Pvalue ＜1E -4，fold change ＞2，gene rank=top 10%）。各實驗結(jié)果以柱狀圖形式展示。

1.2 Ualcan 數(shù)據(jù)庫臨床特征關(guān)系分析 利用UALCAN數(shù)據(jù)庫（http://ualcan.path.uab.edu/）分析肺腺癌中TPX2 的表達(dá)水平。篩選條件如下：①gene symbol=TPX2；②TCGA dataset=Lung Adenocarcinoma。滿足條件的肺腺癌樣本515例，正常組織樣本59 例。并利用UALCAN 數(shù)據(jù)庫進(jìn)一步分析TPX2 與腫瘤分期（individual cancer stages）、年齡（patients age）、性別（patients gender）、種族（patients race）之間的關(guān)系。

1.3 GEPIA 數(shù)據(jù)庫生存周期分析 利用北京大學(xué)研發(fā)的GEPIA 在線癌癥數(shù)據(jù)（http://gepia.cancer-pku.cn/），通過基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)動態(tài)分析數(shù)據(jù)庫（Gene Expression Profiling Interactive Analysis，GEPIA）做肺腺癌患者生存分析。進(jìn)入網(wǎng)站后選擇限定條件：①Gene name：TPX2；②Methods:overall survival/disease free survival；③Group cutoff：cut-off high：50%，cut-off low：50%；④Hazards Risk（HR）：Yes；⑤95%Confidence Interval：Yes；⑥Axis Units：Months；⑦Datasets Selection：lung adenocarcinoma。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 肺腺癌患者與正常人群肺組織TPX2 差異表達(dá)采用獨立樣本t檢驗。TPX2 表達(dá)水平與肺腺癌預(yù)后、無進(jìn)展生存期關(guān)系采用Kaplan-Meier 模型分析。所有數(shù)據(jù)采用SPSS 24.0 進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，設(shè)置檢驗水準(zhǔn)α=0.05,P＜0.05 認(rèn)為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 TPX2 在肺腺癌中的表達(dá)情況分析 Oncomine 數(shù)據(jù)庫中涉及TPX2 在肺腺癌和正常組織中的表達(dá)有8 項不同研究者的結(jié)果。相關(guān)研究分別發(fā)表于Biochim Biophys、Mayo Clin Proc、Br J Cancer、JThorac Oncol 上。對8 個數(shù)據(jù)集的研究結(jié)果進(jìn)行薈萃分析發(fā)現(xiàn)，腫瘤組TPX2 含量均高于對照組，TPX2 中位值排名：109，P＝2.44×10-5，表明TPX2 在肺腺癌中呈現(xiàn)高表達(dá)，見圖1。

圖1 Oncomine 中TPX2 基因在肺腺癌中的表達(dá)

2.2 TPX2 在不同芯片肺腺癌中表達(dá)差異分析 Oncomine 數(shù)據(jù)庫中檢索到TPX2 相關(guān)研究中，TPX2 在肺腺癌中的表達(dá)量均高于正常組織（P＜0.05），各項研究中關(guān)于TPX2 在腫瘤及正常組織中表達(dá)差異相應(yīng)的倍數(shù)及P值見表1，表達(dá)情況見圖2。

圖2 Oncomine 數(shù)據(jù)庫中TPX2 在不同肺腺癌研究數(shù)據(jù)集中的表達(dá)

表1 TPX2 在各項研究中的高表達(dá)情況

2.3 TPX2 與肺腺癌患者臨床特征關(guān)系分析 Ualcan數(shù)據(jù)庫結(jié)果表明，TPX2 在肺腺癌中的表達(dá)均高于正常組織（P＜0.05）。進(jìn)一步對肺腺癌患者進(jìn)行亞組分析發(fā)現(xiàn)，男性患者TPX2 含量高于女性，肺腺癌患者TPX2 表達(dá)與腫瘤分期、年齡、種族無關(guān)，見圖3。

圖3 TPX2 基因表達(dá)與肺腺癌患者腫瘤分期、年齡、性別、種族的關(guān)系

圖3 TPX2 基因表達(dá)與肺腺癌患者腫瘤分期、年齡、性別、種族的關(guān)系（續(xù)）

2.4 TPX2 與肺腺癌預(yù)后之間的關(guān)系 GEPIA 數(shù)據(jù)庫Kaplan-Meier 生存曲線結(jié)果表明，TPX2 高表達(dá)的肺腺癌患者存活率較低表達(dá)組降低（P＜0.05），而無病生存期兩者比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），表明TPX2 與肺腺癌患者預(yù)后相關(guān)，見圖4。

圖4 TPX 表達(dá)與肺腺癌患者生存率、無病存活期的曲線關(guān)系

3 討論

LUAD 是目前全球發(fā)展中國家惡性腫瘤死亡的重要原因之一[12]。絕大多數(shù)LUAD 患者確診時已失去最佳治療時機，因此無法進(jìn)行手術(shù)切除[13]。含鉑類的化療方案由于骨髓抑制、脫發(fā)、便秘等不良反應(yīng)，患者無法耐受。作用于EGFR、KAR、VEGF 等特異性受體的靶向藥物僅適用于基因突變陽性患者，后期腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的情況也較多見[14]。與早期LUAD患者相比，預(yù)后差，生存時間明顯縮短。因此，近年來尋找新的治療靶點，對肺腺癌的治療具有重要的臨床意義。

TPX2 是細(xì)胞核相關(guān)蛋白，是紡錘體組裝的組成部分，屬于哺乳動物紡錘體家族成員，參與細(xì)胞有絲分裂中紡錘體合成、維持紡錘體微管結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[15]。研究表明TPX2 在乳腺癌[16]、膀胱癌[17]、胃癌[18]等惡性腫瘤組織中高表達(dá)。在細(xì)胞及動物實驗中研究發(fā)現(xiàn)[19]，TPX2 過異常活化導(dǎo)致有絲分裂失控，DNA不能正常復(fù)制，出現(xiàn)DNA 多倍體，細(xì)胞形態(tài)學(xué)異常，導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生惡變，而用siRNA 抑制TPX2 表達(dá)，腫瘤細(xì)胞分裂受阻，細(xì)胞增殖被抑制，促使腫瘤細(xì)胞凋亡，從而抑制腫瘤生長繁殖。表明TPX2 高表達(dá)干擾正常細(xì)胞分裂，誘導(dǎo)細(xì)胞癌變，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起到重要的作用，且TPX2 水平與腫瘤細(xì)胞增殖、遷移、侵襲、復(fù)發(fā)有關(guān)。

本研結(jié)果表明，TPX2 在肺腺癌中處于高表達(dá)狀態(tài)，且表達(dá)豐度高于對照組2～7倍，異常表達(dá)的TPX2 可能參與肺腺癌的發(fā)生、發(fā)展。進(jìn)一步分析表明，男性患者TPX2 含量高于女性，提示性別是TPX2 表達(dá)的影響因素，這可能跟兩者的生活習(xí)慣、激素水平、激活信號通路有關(guān)，但具體原因需要進(jìn)一步研究。預(yù)后分析表明，與TPX2 低表達(dá)肺腺癌患者相比，TPX2 高表達(dá)的肺腺癌患者總體生存率更低，死亡率更高，表明干預(yù)TPX2 表達(dá)可延長患者生存時間，改善患者預(yù)后，高表達(dá)TPX2 是肺腺癌患者預(yù)后不良的影響因素之一。TPX2 可作為判斷肺腺癌患者預(yù)后的標(biāo)志物之一。

綜上所述，TPX2 在肺腺癌組織中呈現(xiàn)高表達(dá)，且與肺腺癌預(yù)后密切相關(guān)，TPX2 可作為肺腺癌治療提供新的治療靶點。但TPX2 在肺腺癌疾病發(fā)生發(fā)展中的具體作用機制，未來還需要進(jìn)一步的實驗加以證明。