GSDMB和GSDMD在皮膚黑色素瘤中的表達及其與預后和免疫浸潤的相關性分析

聶剛 亓俊華

摘 要：基于生物信息學探討GSDMB和GSDMD在皮膚黑色素瘤（SKCM）中的表達及其與預后及免疫浸潤的相關性。通過GEPIA2和cBioportal數據庫分析GSDMB和GSDMD在SKCM中的表達和變異情況。通過GEPIA2數據庫分析GSDMB和GSDMD對SKCM的預后價值。通過GSCA數據庫分析SKCM中GSDMB和GSDMD表達水平與腫瘤相關通路活性的相關性。通過TIMER數據庫分析SKCM中GSDMB和GSDMD表達水平與免疫細胞浸潤水平的關系。結果顯示，SKCM組織中GSDMB的表達水平較正常組織顯著降低，而GSDMD的表達水平較正常組織顯著升高。363例SKCM樣本中GSDMB和GSDMD總變異率為9.64%，以突變為主（4.96%）。GSDMB和GSDMD的高表達水平與SKCM患者較高的總生存率顯著相關。GSDMB在SKCM中可能激活了細胞凋亡通路，而GSDMD在SKCM中可能激活了Hormone ER通路以及細胞凋亡通路。GSDMB和GSDMD的表達水平與多種免疫細胞的浸潤水平正相關。本研究表明，在SKCM患者中，GSDMB和GSDMD高表達與較高的免疫浸潤細胞水平和總生存率相關，GSDMB和GSDMD有望成為SKCM免疫細胞浸潤和預后相關的生物學標志物。

關鍵詞：皮膚黑色素瘤；GSDM；預后；免疫浸潤；生物信息學

中圖分類號：R739.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2023.03.011

The Expression of GSDMB and GSDMD in Skin Cutaneous Melanoma and Its Correlation with Prognosis and Immune Infiltration

NIE Ganga， QI Junhuab*

（The Seventh Affiliated Hospital， Sun Yat-sen University a. Department of Dermatology; b. Department of Clinical Medical Laboratory， Shenzhen 518107， China）

Abstract： To investigate the expression of GSDMB and GSDMD in skin cutaneous melanoma （SKCM） and their correlation with prognosis and immune infiltration based on bioinformatics. The expression and variation of GSDMB and GSDMD in SKCM were analyzed by GEPIA2 database and cBioportal database. The prognostic value of GSDMB and GSDMD on SKCM was analyzed by GEPIA2 database. The GSCA database was used to analyze the correlation between the expression level of GSDMB and GSDMD in SKCM and the activity of tumor-related pathways. The TIMER database was used to analyze the relationship between the expression level of GSDMB and GSDMD in SKCM and the infiltration level of immune cells. The results showed that the expression level of GSDMB in SKCM tissue was significantly lower than that in normal tissue， while the expression level of GSDMD was significantly higher than that in normal tissue. In 363 SKCM samples， the total variation rate of GSDMB and GSDMD was 9.64%， with mutations predominating （4.96%）. The high expression level of GSDMB and GSDMD was significantly associated with the higher overall survival rate of SKCM patients. GSDMB may activate apoptosis pathway in SKCM， while GSDMD may activate Hormone ER pathway and apoptosis pathway in SKCM. The expression level of GSDMB and GSDMD was positively correlated with the infiltration level of various immune cells. This study shows that the high expression of GSDMB and GSDMD in SKCM patients is related to the higher infiltration level of immune cells and overall survival rate. GSDMB and GSDMD are expected to become biomarkers related to immune cell infiltration and prognosis of SKCM.

Key words： skin cutaneous melanoma; gasdermin; prognosis; immune infiltration; bioinformatics

（Acta Laser Biology Sinica， 2023， 32（3）： 282-288）

皮膚黑色素瘤（skin cutaneous melanoma，SKCM）是一種源于黑素細胞的惡性腫瘤，其惡性程度在皮膚惡性腫瘤中居首位。SKCM轉移率高、預后差［1］。據報道，轉移性SKCM患者中位生存期＜6個月，5年生存率＜5%［2］。深入認識SKCM發生、發展相關的分子機制，可望為其診治提供新的生物靶點和思路。

消皮素（gasdermin，GSDM）基因家族主要表達于皮膚和胃腸道的上皮組織，參與了上皮細胞的發育、凋亡、炎癥和癌變等多個生理和病理過程［3-4］。截止到目前，在人類中發現了6個GSDM基因家族成員，包括GSDMA、GSDMB、GSDMC、GSDMD、GSDME（DFNA5）和PJVK（DFNB59）［3-4］。既往研究表明，GSDM家族作為關鍵調控因子，直接或間接影響乳腺癌［5］、胃癌［6］、卵巢癌［7］等多種腫瘤的進展。然而，目前關于GSDM基因家族與SKCM之間的研究較少。本研究擬通過生物信息學方法挖掘分析GSDMB、GSDMD在SKCM組織中的表達、基因突變、預后價值及可能的調控機制，為進一步研究GSDMB、GSDMD在SKCM中的作用和臨床應用價值提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 GEPIA2數據庫分析

GEPIA2數據庫（http：//gepia2.cancer-pku.cn/#index）包含TCGA和GTEx項目的8 587個正常樣本和9 736個腫瘤樣本的RNA表達測序數據，可用于差異分析、生存分析和相關性分析［8］。本研究通過GEPIA2數據庫分析GSDMB、GSDMD在SKCM組織和正常組織中的表達差異以及GSDMB、GSDMD表達水平與SKCM患者總生存率的相關性。

1.2 cBioportal數據庫分析

cBioPortal數據庫（http：//cbioportal.org）的數據來源于TCGA、GDAC、UCSC、ICGC、IGV、Oncomine等多個數據庫，可用于體細胞突變、DNA拷貝數改變、mRNA和microRNA表達以及DNA甲基化分析［9］。本研究通過cBioPortal數據庫分析SKCM中GSDMB、GSDMD的突變情況。

1.3 GSCA數據庫分析

GSCA數據庫（http：//bioinfo.life.hust.edu.cn/GSCA/#/）整合了來自TCGA的33種癌癥類型的10 000多個多維基因組數據，以及來自GDSC數據庫（https：//www.cancerrxgene.org/）和CTRP數據庫（https：//portals.broadinstitute.org/ctrp/）的750多個小分子藥物，是基因組、藥物基因組和免疫基因組癌癥分析的集成平臺。本研究利用GSCA數據庫分析SKCM中GSDMB和GSDMD的表達水平與腫瘤相關通路活性的相關性。

1.4 TIMER數據庫分析

TIMER數據庫（https：//cistrome.shinyapps.io/timer/）包括來自TCGA的32種癌癥類型的10 897個樣本，可用于分析不同癌癥類型中免疫細胞浸潤的豐度［10］。本研究通過TIMER數據庫分析SKCM組織中GSDMB和GSDMD的表達水平與6種免疫細胞（B 細胞、CD4+T細胞、CD8+T細胞、中性粒細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞）浸潤水平的相關性。

1.5 統計學方法

應用各在線數據庫系統默認的統計學方法分析，以P<0.05為有統計學差異。

2 結果與分析

2.1 GSDMB和GSDMD在SKCM組織中的表達分析

GEPIA2數據庫中收錄了來自TCGA項目中的461例SKCM組織樣本的mRNA表達水平，以及TCGA和GTEx項目中共558例正常皮膚組織樣本的mRNA表達水平。通過GEPIA2數據庫分析SKCM組織中GSDMB和GSDMD的表達水平，結果顯示，SKCM組織中GSDMB的表達水平較正常組織顯著降低（P<0.05）（圖1a），而GSDMD的表達水平較正常組織顯著升高（P<0.05）（圖1b）。

2.2 GSDMB和GSDMD在SKCM中的變異情況

為了進一步研究GSDMB和GSDMD在SKCM中的作用，通過cBioportal數據庫分析GSDMB和GSDMD在SKCM中的變異情況。結果顯示：在363例SKCM樣本中，GSDMB和GSDMD的變異率分別為3.58%、6.06%（圖2a）；總變異率為9.64%，其中突變18例（4.96%），擴增17例（4.68%）（圖2b）。

2.3 GSDMB和GSDMD表達水平與SKCM患者

預后的相關性分析

GEPIA2數據庫分析結果顯示，GSDMB和GSDMD與SKCM患者的無病生存率無明顯相關性（P>0.05）（圖3a～3b），但是GSDMB和GSDMD的高表達水平與SKCM患者較高的總生存率顯著相關（P<0.05）（圖3c～3d）。

2.4 SKCM中GSDMB和GSDMD表達水平與腫瘤相關通路活性的相關性

為了進一步研究GSDMB和GSDMD在SKCM中的調控機制，通過GSCA數據庫分析SKCM中GSDMB和GSDMD表達水平與Apoptosis、Cell Cycle、DNA Damage、EMT、Hormone AR、Hormone ER、PI3K-AKT、RAS-MAPK、RTK、TSC-mTOR等10條腫瘤相關通路活性的相關性。結果顯示，GSDMB在SKCM中可能激活了細胞凋亡通路，GSDMD在SKCM中可能激活了Hormone ER通路以及細胞凋亡通路（表1）。

2.5 SKCM中GSDMB和GSDMD表達水平與免疫細胞浸潤水平的相關性分析

GSDMB的表達水平與CD8+T細胞、CD4+T細胞、巨噬細胞、中性粒細胞和樹突狀細胞的浸潤水平正相關（圖4a～4b）。GSDMD的表達水平與B 細胞、CD8+T細胞、CD4+T細胞、中性粒細胞和樹突狀細胞的浸潤水平正相關（圖4c～4d）。

3 討論

本研究全面分析了GSDMB和GSDMD在SKCM中的表達和臨床預后價值。研究發現，GSDMB和GSDMD在SKCM中顯著差異表達。GSDMB在SKCM組織中的表達較正常組織顯著降低，而GSDMD的表達較正常組織顯著升高。此外，SKCM基因組學分析發現，GSDMB和GSDMD在SKCM樣本中存在較高頻率的基因變異。由此說明，GSDMB和GSDMD在SKCM中可能扮演著重要的角色。預后分析發現，GSDMB和GSDMD的高表達與SKCM患者較高的總生存率顯著相關，表明GSDMB和GSDMD具有作為預測SKCM患者預后的生物標志物的潛力。

GSDMB的N端結構域與硫化物有明顯的聯系，而硫化物的過表達往往與癌癥的進展有關，因此，GSDMB可能在癌細胞的轉移和遷移中具有重要作用［11-13］。GSDMB在某些癌癥中表達上調，如乳腺癌、胃癌和結腸癌細胞［14］。有人認為GSDMB可能作為一種致癌基因，促進腫瘤進展和轉移［15-16］。GSDMD是目前已知的最常見、研究最深入的細胞焦亡相關蛋白，它參與了細胞焦亡的經典和非經典途徑［17］。細胞焦亡與腫瘤的發生、發展及腫瘤對藥物治療的耐藥性密切相關［18］。為了進一步研究GSDMB和GSDMD在SKCM中的調控機制，我們分析了SKCM中GSDMB和GSDMD表達水平與腫瘤相關通路活性的相關性。結果顯示，SKCM中GSDMB激活了細胞凋亡通路，而GSDMD激活了細胞凋亡通路以及Hormone ER通路。越來越多的研究表明，黑色素瘤的發生、發展與雌激素水平有關。此外，ERα和ERβ的比例失調也影響黑色素瘤的發生、發展過程。ERα可能通過表觀遺傳學失活促進腫瘤的增殖，而ERβ通過抑制PIK/Akt 通路而發揮抗癌作用［19-20］。在黑色素瘤惡化過程中ERβ處于低水平表達狀態，并且ERβ的表達水平與黑色素瘤的惡性程度呈負相關［21］。結合文獻報道及本研究結果，我們推測，GSDMB高表達的SKCM患者總生存率較高的原因可能與GSDMB激活細胞凋亡通路有關，而GSDMD高表達的SKCM患者總生存率較高的原因可能與GSDMD激活細胞凋亡通路及Hormone ER通路有關。

腫瘤微環境中免疫細胞浸潤影響腫瘤的發生、發展，也是影響免疫治療的療效和臨床預后的一個重要因素［22-24］。腫瘤微環境中的腫瘤浸潤淋巴細胞是多種癌癥預后和免疫治療療效的獨立預測因子［25］。我們的研究表明，GSDMB和GSDMD的表達水平與多種免疫細胞浸潤水平之間存在顯著關聯。GSDMB的表達水平與B 細胞、CD4+T細胞、CD8+T細胞、中性粒細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞的浸潤水平呈正相關。GSDMD的表達水平與B 細胞、CD4+T細胞、CD8+T細胞、中性粒細胞和樹突狀細胞的浸潤水平呈正相關。這表明，GSDMB和GSDMD的高表達可能與SKCM腫瘤微環境中較高的免疫活性有關，可能通過上調免疫浸潤細胞水平改善SKCM患者的生存狀況。關于GSDMB和GSDMD對SKCM免疫微環境影響的具體機制仍有待研究。

本研究表明，在SKCM患者中GSDMB和GSDMD高表達與較高的免疫浸潤細胞水平和總生存率相關。GSDMB和GSDMD有望成為SKCM免疫細胞浸潤和預后相關的生物學標志物。本研究結果為進一步研究GSDMB和GSDMD在SKCM中的作用和臨床應用價值提供了一定的理論基礎。值得注意的是，本研究的結果是基于公共數據庫進行挖掘分析得出的，需要進一步的研究證實。

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