基于基因數據庫分析GRB2在腎癌中的表達及其與患者預后的關系

解宸一 楊亞楠 王碩 趙萬東 呂志遠 宋靜宜 何寧寧

［摘要］ 目的 探討生長因子受體結合蛋白2（GRB2）基因在腎癌中的表達及其對患者預后的影響。方法挖掘ONCOMINE數據庫中腎癌GRB2基因相關數據進行基因表達分析，結合在TCGA數據庫中挖掘的GRB2基因在腎癌組織和正常組織中的表達差異，獲得GRB2基因的表達與患者預后的關系。并通過STRING數據庫，構建GRB2基因的蛋白質-蛋白質互作網絡圖。采取實時熒光定量PCR的方法檢測6例腎癌組織及其癌旁正常組織中GRB2基因的相對表達量。結果 與正常腎組織相比，GRB2基因在腎癌組織中的表達明顯升高，差異具有統計學意義（t=8.21，P<0.05），GRB2基因在腎癌組織中的表達升高與腎癌患者預后相關（z=2.71，P<0.05）。進一步對GRB2相關的14個相互作用蛋白進行分析顯示，GRB2主要參與了細胞的增殖和凋亡過程。腎癌組織中GRB2基因相對表達量顯著高于其癌旁正常組織（t=6.98，P<0.001）。結論 GRB2基因在腎癌組織中高表達，且其基因表達水平與腎癌患者的預后明顯相關。

［關鍵詞］ 腎腫瘤；GRB2銜接蛋白質；預后；基因表達譜；蛋白質相互作用圖；數據庫，遺傳學；數據挖掘

［中圖分類號］ R737.11? ? ［文獻標志碼］ A

［ABSTRACT］ Objective To investigate the expression of the growth factor receptor-bound protein-2 （GRB2） gene in renal carcinoma and its influence on prognosis.? Methods The ONCOMINE database was used to obtain the data on the expression of the GRB2 gene in renal carcinoma， and the TCGA database was used to analyze the difference in the expression of the GRB2 gene between renal carcinoma tissue and normal tissue， as well as the association between the expression of the GRB2 gene and the prognosis of patients. The STRING database was used to construct the protein-protein interaction network of the GRB2 gene. Quantitative real-time PCR was used to measure the relative expression level of the GRB2 gene in six renal carcinoma tissue samples and corresponding adjacent normal tissue samples.? Results The expression of the GRB2 gene in renal carcinoma tissue was significantly higher than that in normal renal tissue （t=8.21，P<0.05）， and the increased expression of the GRB2 gene in renal carcinoma tissue was associated with the prognosis of renal carcinoma （z=2.71，P<0.05）. Further analysis of the 14 GRB2-related interacting proteins showed that GRB2 was mainly involved in cell proliferation and apoptosis. The relative expression level of the GRB2 gene in renal carcinoma tissue was significantly higher than that in the corresponding adjacent normal tissue （t=6.98，P<0.001）.? Conclusion The GRB2 gene is highly expressed in renal carcinoma tissue， and its expression level is significantly asso-ciated with the prognosis of patients with renal carcinoma.

［KEY WORDS］ Kidney neoplasms; GRB2 adaptor protein; Prognosis; Gene expression profiling; Protein interaction maps; Databases， genetic; Data mining

腎癌是一種常見的致死性泌尿系統疾病[1]，發病人群主要集中在50～60歲[2]，并且男性更為多發，約為女性發病率的2倍[3]。由于多數腎癌被發現時已經處于晚期，失去了最佳的治療時機，故而早期發現、早期治療非常重要。

生長因子受體結合蛋白2（GRB2）是一種在細胞中廣泛表達的銜接蛋白，作為細胞信號通路的重要節點蛋白在細胞內的眾多信號傳導通路中發揮著重要的調控作用[4-5]。GRB2高表達可影響生長因子家族成員的激活，促進癌細胞 DNA 擴增，導致患者癌細胞擴散或者轉移風險的增加[6-7]。研究證明，GRB2主要在MAPK信號轉導過程中起作用，通過級聯Ras-Raf-MAPKK-MAPK通路，調控細胞增殖和分化[8-11]。這些信號通路的活動對正常個體發育及成熟穩定是至關重要的，當這些通路存在異常或受到干擾時易導致腫瘤的發生[12-13]。既往研究顯示GRB2基因與腫瘤的發生發展有關[14]，但關于GRB2基因在腎癌中表達的情況尚不清楚。

本研究利用ONCOMINE數據庫和TCGA數據庫分析人GRB2基因在腎癌患者中的表達情況，通過建立GRB2的蛋白質-蛋白質相互作用網絡，挖掘與腎癌密切相關的重要蛋白質，為進一步研究GRB2基因在腎癌發生發展中的機制提供線索和思路。

1 材料和方法

1.1 檢索GRB2基因在所有腫瘤類型中表達情況

利用ONCOMINE數據庫（https：//www.oncomine.org，版本4.5）檢索GRB2基因在腫瘤患者中表達的研究數據，檢索條件設定為：①P<0.05;②倍數變化≥1.5;③使用全部的基因排序，記錄GRB2在20種腫瘤中的表達情況。

1.2 比較GRB2基因在正常組織和腎癌組織中的差異表達情況

利用ONCOMINE數據庫檢索GRB2在正常腎組織和腎癌組織中表達的所有研究數據，進行匯總分析后，篩選出GRB2在正常組織和腎癌組織中的差異表達情況。

1.3 分析GRB2表達與腎癌患者預后的關系

登錄cBioportal在線分析工具（www.cBioportal.org）中的TCGA數據庫，研究類型選擇為“腎癌”，基因資料（閾值設定為2.0）為“mRNA Expression z-score”，檢索詞為“基因GRB2”，結果輸出時選擇“Survival”，繪制Kaplan-Meier生存曲線。根據Kaplan-Meier分析中基因表達量的中位數進行分組，分為高表達組和低表達組，用以分析GRB2基因表達和腎癌患者預后的相關性。

1.4 構建GRB2蛋白質-蛋白質互作網絡

通過蛋白質-蛋白質相互作用數據庫STRING（https：//string-db.org/），以“實驗數據”作為證據來源，構建GRB2蛋白互作網絡圖。對篩選出的互作蛋白再通過KEGG通路分析預測其生物學功能。

1.5 實時熒光定量PCR檢測腎癌及其癌旁正常組織中GRB2的表達

選取青島大學附屬醫院2020年1月—2022年12月確診為腎癌的6例患者手術切除的癌組織和癌旁正常組織標本各100 mg，加入1 mL的Trizol試劑，研磨成組織勻漿以后提取總RNA。利用逆轉錄試劑盒提取cDNA，GRB2基因以及內參照基因GAPDH的引物由生工生物工程（上海）股份有限公司合成（GRB2正向引物：5′-CCTGGACTTAGC-ATTGTGAG-3′，反向引物：5′-TTATCATCAGC-AGGGAGAGC-3′；GAPDH正向引物：5′-GGTT-GTCTCCTGCGACTTCA-3′，反向引物：5′-TGGT-CCAGGGTTTCTTACTCC-3′）。利用南京諾唯贊生物科技股份有限公司的PCR試劑盒進行PCR反應。采用2－△△CT法計算基因的相對表達量。實驗重復3次，實驗結果取均值。本研究通過了青島大學醫學部倫理委員會審批（QDU-HEC-2022250）。

1.6 統計學分析

正常組織與腎癌組織GRB2基因表達比較采用t檢驗，采用Kaplan-Meier法計算GRB2基因表達與腎癌預后的關系。以P<0.05為差異具有統計學意義。

2 結? 果

2.1 GRB2基因在所有類型腫瘤中的表達情況

在ONCOMINE數據庫中共檢索到GRB2基因在不同類型腫瘤中表達情況的研究結果446個，其中有80個研究結果顯示GRB2基因在乳腺癌、白血病、淋巴癌、頭頸部癌等腫瘤組織中高表達，29個結果顯示GRB2基因在白血病和淋巴癌等腫瘤組織中低表達（圖1）。圖中藍色方框中數字表示顯著低表達的研究結果數量，紅色方框中數字表示顯著高表達研究結果數量。在ONCOMINE數據庫中，檢索到9個關于GRB2在正常組織和腎癌組織表達的研究結果，共包含376例樣本。其中在腎癌的統計結果中，有7個結果顯示GRB2基因在腎癌組織中高表達（R2=2.65，P<0.05）。見圖1。

2.2 GRB2在正常組織和腎癌組織中的表達情況比較

進一步對ONCOMINE數據庫中的GRB2基因在正常腎組織和腎癌組織中的表達情況進行分析。其中腎癌（腎乳頭狀腎細胞癌）組織中GRB2基因的表達水平明顯高于正常腎組織（胎兒腎組織或者正常腎組織），且差異具有統計學意義（差異倍數為1.857，t=8.21，P<0.05）。腎癌（腎透明細胞癌）組織中的GRB2基因表達水平也明顯高于正常腎臟組織，且其差異具有統計學意義（差異倍數為1.593，t=9.54，P<0.05）。

2.3 GRB2表達與腎癌患者預后的關系

通過cBioportal在線分析工具中的TCGA數據庫，利用Kaplan-Meier生存曲線驗證GRB2表達水平與腎癌患者預后的關系。結果顯示，GRB2高表達組（n=133）患者的生存率低于GRB2低表達組（n=398），差異具有顯著性（z=2.71，P<0.05）。

2.4 構建GRB2的蛋白質-蛋白質互作網絡

通過STRING數據庫構建GRB2蛋白質-蛋白質互作網絡圖，發現鈣調神經磷酸酶B類蛋白質（CBL）、表皮生長因子受體（EGFR）、人SHC-轉化蛋白1（SHC1）、son of sevenless 1（SOS1）和GRB2關聯結合蛋白2（GAB2）5種蛋白與GRB2直接相關（圖2）。進一步對圖2中的GRB2蛋白質-蛋白質互作蛋白進行KEGG通路分析，發現這些蛋白主要參與了細胞增殖和凋亡調控相關的通路（ERBB信號通路和EGFR信號通路）。

2.5 GRB2基因在腎癌組織和癌旁正常組織的表達量比較

實時熒光定量PCR檢測結果顯示，GRB2基因在腎癌組織和癌旁正常組織的相對表達量分別為3.18±0.55和0.98±0.31，兩者比較差異具有顯著性（t=6.98，P<0.001）。

3 討? 論

腎癌是起源于腎小管上皮的一種惡性腫瘤，是泌尿系統最常見的惡性腫瘤之一，占成人惡性腫瘤的2%～3%[15]，其最常見的組織病理類型為腎透明細胞癌[16]，其次為乳頭狀腎細胞癌[17]。腎癌一直是腫瘤研究的熱點之一。早期腎癌患者無明顯的癥狀并缺乏經典可靠的分子診斷標志物，20%～30%的患者就診時已經出現癌細胞的遠處轉移，即晚期腎癌[18]。早期發現和確診是治療腎癌的關鍵，特別是對腎癌患者的提前預測，一直是目前的研究重點。ATKINS等[19]指出腎癌標志物的鑒定和驗證對于一線治療的選擇和優化至關重要，雖然目前已發現了包括PD-L1在內的多種腎癌標志物[20]，但仍有其臨床局限性，如因為個體間的差異，單純的指標升高并不能進行確診，需要結合其他相關檢查與臨床癥狀進行全面綜合考慮。因此，發現有價值的腎癌標志物對探討腫瘤成因及評估患者預后至關重要。

本研究通過對ONCOMINE數據庫的挖掘發現，GRB2基因在腎癌組織中顯著高表達。通過對ONCOMINE數據庫中的GRB2基因在正常腎組織和腎癌組織中的表達情況進行分析顯示，腎癌組織中GRB2基因的表達水平明顯高于正常腎組織。同時本研究又通過實時熒光定量PCR方法，對我院的6例腎癌患者的癌組織和癌旁正常組織標本進行了GRB2基因的檢測，結果顯示，GRB2基因在腎癌組織中的表達水平顯著高于癌旁正常組織，與ONCOMINE數據庫的分析結果一致，進一步提示了GRB2基因與腎癌發生發展的密切關系。

通過TCGA數據庫收集GRB2基因表達水平與腎癌預后的相關數據，結果顯示人GRB2基因高表達組患者與低表達組患者的生存率差異具有顯著性。為進一步了解GRB2的生物學功能，我們利用STRING數據庫構建了GRB2蛋白質-蛋白質互作網絡圖，與GRB2具有直接相互作用關系的蛋白有GAB2、CBL、EGFR、SHC1和SOS1。其中GAB2在卵巢腫瘤中出現高表達，并且GAB2在卵巢癌細胞中通過激活P13K途徑來調節細胞遷移行為[21]。CBL是泛素連接酶CBL家族的重要成員之一，可使靶蛋白泛素化及降解從而調節靶蛋白功能。CBL可誘導受體及非受體酪氨酸激酶降解，參與細胞內信號通路的負調控，有抑癌作用[22]。EGFR是一種跨膜糖蛋白，是構成酪氨酸激酶受體ErbB家族的四個成員之一[23]。研究表明EGFR的生理功能是促進上皮組織的發育和調節體內穩態。在病理情況下，在多種實體腫瘤（肺癌、乳腺癌和成膠質細胞瘤）中存在EGFR基因突變以及EGFR蛋白水平的高表達或異常表達，因此可以推測，EGFR可能是腫瘤發生的驅動因素[24]。SHCl又稱SHCA或SHC，屬于SHC蛋白家族，該家族的蛋白在傳遞來自活化的酪氨酸激酶受體信號到下游信號分子中起著極其重要作用[25]。本研究再進一步對與GRB2蛋白具有相互作用關系的蛋白進行生物學功能分析后發現，GRB2具有對細胞增殖和凋亡的調節作用，參與了ERBB信號通路和EGFR信號通路，與目前的研究結果一致[26]。

綜上所述，本研究通過對ONCOMINE數據庫中腫瘤基因表達的深入挖掘，發現GRB2基因在腎癌中高表達，且其表達量與腎癌患者的預后密切相關。同時，GRB2基因可能是通過調控ERBB以及EGFR信號通路影響細胞增殖和凋亡促進腎癌的發生和發展。此將為進一步闡明GRB2基因在腎癌發生發展中的作用奠定理論基礎，為腎癌的臨床診斷和治療以及尋找可能的藥物靶標提供數據參考。

作者聲明：何寧寧、解宸一、楊亞楠參與了實驗設計；何寧寧、解宸一、王碩、趙萬東、呂志遠、宋靜宜、楊亞楠參與了論文寫作和修改。所有作者均閱讀并同意發表該論文。所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（本文編輯 耿波 厲建強）