ITGA4基因在腦膠質(zhì)瘤中的表達(dá)及臨床意義

魯 飛 柳保麗 張萬(wàn)宏 吳恒浩 張圣旭

膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見(jiàn)的惡性腫瘤，復(fù)發(fā)率、病死率均較高[1]。目前，膠質(zhì)瘤的臨床一線治療是手術(shù)聯(lián)合術(shù)后放化療，但并未取得令人滿意的療效[2]。近些年，隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，靶向治療在各種癌癥中的優(yōu)勢(shì)逐漸突顯[3]，但靶向治療在膠質(zhì)瘤的治療方面應(yīng)用比較局限。尋找與腦膠質(zhì)瘤發(fā)生、發(fā)展相關(guān)的分子標(biāo)志物，對(duì)預(yù)測(cè)腦膠質(zhì)瘤的預(yù)后以及提供治療靶點(diǎn)尤為重要。整合素是由α鏈和β鏈組成的一種外源二聚體集成膜蛋白[4]。文獻(xiàn)報(bào)道，整合素α4（integrin α4，ITGA4）與多種癌癥存在相關(guān)性[5～8]。本文通過(guò)生物信息學(xué)方法分析腦膠質(zhì)瘤ITGA4的表達(dá)情況及其臨床意義。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)收集膠質(zhì)瘤病人基因信息及臨床資料來(lái)自CGGA 數(shù)據(jù)庫(kù)（www.cgga.org.cn）[9～11]及GEPIA 數(shù)據(jù)庫(kù)（http://gepia.cancer-pku.cn/）[12]。GEPIA 數(shù)據(jù)庫(kù)分析ITGA4 在膠質(zhì)瘤與正常腦組織表達(dá)差異；下載CGGA 數(shù) 據(jù) 庫(kù)mRNAseq-325 和mRNAseq-693 數(shù) 據(jù)集，共包含1 018例膠質(zhì)瘤，其中男601例，女417例；年齡8～79 歲；WHO 分級(jí)Ⅱ級(jí)291 例，Ⅲ級(jí)334 例，Ⅳ級(jí)388 例，未明確分級(jí)5 例；異檸檬酸脫氫酶（isoci?trate dehydrogenase，IDH）野生型435 例，突變型531例，未明確52 例；1p/19q 共缺失型212 例，非共缺失型728 例，未明確78 例；O6-甲基鳥(niǎo)嘌呤-DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶（O6-methyl guanine DNA methyltransferase，MGMT）啟動(dòng)子甲基化472例，非甲基化376例，未明確170例。

1.2 基因功能富集分析Person相關(guān)系數(shù)分析ITGA4與其他基因的相關(guān)性，篩選與ITGA4 呈顯著正相關(guān)的前三百個(gè)基因（r在0.56～0.82；P<0.0001），并在DAVID 數(shù)據(jù)庫(kù)（https://david.ncifcrf.gov/）進(jìn)行GO 富集分析和KEGG通路分析。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法選擇GraphPad Prism9、R4.2.1 及SPSS 26.0 軟件進(jìn)行分析；非正態(tài)分布計(jì)量資料使用Mann Whitney U 檢驗(yàn)和Kruskal Wallis H 檢驗(yàn)；采用Cox 回歸分析生存預(yù)后的影響因子；采用Kaplan-Meier生存曲線進(jìn)行生存分析；以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 膠質(zhì)瘤ITGA4的表達(dá)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（glioblasto?ma，multiformeGBM）組織ITGA4 表達(dá)水平顯著高于正常腦組織（P<0.05，圖1）。

圖1 ITGA4在GBM和正常組織中的表達(dá)

2.2 膠質(zhì)瘤ITGA4表達(dá)與臨床特征的關(guān)系mRNAs?eq-325 和mRNAseq-693 數(shù)據(jù)集分析顯示，膠質(zhì)瘤WHO 分級(jí)越高，ITGA4 表達(dá)水平越高（P<0.05；圖2A、2E）；IDH 野生型膠質(zhì)瘤ITGA4 表達(dá)水平較突變型膠質(zhì)瘤明顯增高（P<0.05；圖2B、2F）；1p/19q 非共缺失膠質(zhì)瘤ITGA4表達(dá)水平較共缺失膠質(zhì)瘤明顯增高（P<0.05；圖2C、2G）。膠質(zhì)瘤ITGA4 表達(dá)水平與MGMT 甲基化水平無(wú)明顯關(guān)系（P>0.05；圖2D、2H）。

圖2 膠質(zhì)瘤ITGA4表達(dá)與臨床特征的關(guān)系

2.3 膠質(zhì)瘤生存預(yù)后的影響因素應(yīng)用mRNAseq-325數(shù)據(jù)集進(jìn)行Cox回歸分析顯示，WHO分級(jí)高、IT?GA4高表達(dá)是膠質(zhì)瘤生存預(yù)后不良的獨(dú)立危險(xiǎn)因素（P<0.05，表1），而術(shù)后化療、1p/19q共缺失是膠質(zhì)瘤生存預(yù)后的有益因素（P<0.05，表1）。應(yīng)用mRNAs?eq-693數(shù)據(jù)集進(jìn)行Cox回歸分析顯示W(wǎng)HO分級(jí)高、ITGA4高表達(dá)是膠質(zhì)瘤生存預(yù)后不良的獨(dú)立危險(xiǎn)因素（P<0.05，表2），而術(shù)后化療、IDH 突變、1p/19q 共缺失是膠質(zhì)瘤生存預(yù)后的有益因素（P<0.05，表2）。

表1 mRNAseq-325數(shù)據(jù)集分析腦膠質(zhì)瘤總體生存預(yù)后不良的危險(xiǎn)因素

表2 mRNAseq-693數(shù)據(jù)集分析腦膠質(zhì)瘤總體生存預(yù)后不良的危險(xiǎn)因素

2.4 ITGA4表達(dá)水平與膠質(zhì)瘤生存預(yù)后的關(guān)系 以ITGA4表達(dá)水平中位數(shù)為界分為高表達(dá)組和低表達(dá)組，生存曲線分析顯示，mRNAseq-325 數(shù)據(jù)集中IT?GA4 高表達(dá)組中位總生存期顯著低于低表達(dá)組（P<0.0001；圖6A）；mRNAseq-693 數(shù)據(jù)集中高表達(dá)組中位總生存期顯著低于低表達(dá)組（P<0.0001；圖6B）。

2.5 ITGA4 的生物學(xué)功能GO 分析和KEGG 分析顯示，ITGA4最相關(guān)的生物過(guò)程包括細(xì)胞粘附、血管生成及細(xì)胞遷移等，細(xì)胞成分是黏著斑、膜的組成部分等，分子功能是整合素結(jié)合與蛋白質(zhì)結(jié)合等；ITGA4主要參與PI3K/AKT 信號(hào)通路和局灶性黏連通路。

3 討論

圖3 生存曲線分析ITGA4表達(dá)水平與腦膠質(zhì)瘤生存預(yù)后的關(guān)系

研究表明，整合素在腫瘤進(jìn)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用，其功能或表達(dá)的改變促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[13]。ITGA4 為整合素家族的成員之一，與多種癌癥發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[5～7，14]。本文首先分析GEPIA數(shù)據(jù)庫(kù)中ITGA4在正常組織和膠質(zhì)瘤組織之間的表達(dá)差異，結(jié)果表明膠質(zhì)瘤組織ITGA4 表達(dá)水平顯著增高；應(yīng)用CGGA 數(shù)據(jù)庫(kù)中mRNAseq-325 數(shù)據(jù)集和mRNAseq-693 數(shù)據(jù)集進(jìn)一步分析顯示，膠質(zhì)瘤ITGA4 表達(dá)與膠質(zhì)瘤IDH基因型、1p/19q共缺失狀態(tài)、WHO病理分級(jí)有關(guān)（P<0.05），而與膠質(zhì)瘤MGMT 甲基化水平無(wú)明顯關(guān)系（P>0.05）；多因素Cox 回歸分析顯示，ITGA4 高表達(dá)是膠質(zhì)瘤生存預(yù)后不良的獨(dú)立危險(xiǎn)因素（P<0.05）；生存曲線分析顯示，ITGA4高表達(dá)膠質(zhì)瘤病人生存期明顯縮短（P<0.05）；GO 分析和KEGG 分析顯示，ITGA4基因調(diào)控的生物過(guò)程包括細(xì)胞粘附、血管生成及細(xì)胞遷移等，主要調(diào)控PI3K/AKT 信號(hào)通路。PI3K/AKT 信號(hào)通路是癌癥中最常激活的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之一[15]。這提示ITGA4 可能通過(guò)PI3K/AKT 信號(hào)通路影響膠質(zhì)瘤的發(fā)生與發(fā)展過(guò)程。有文獻(xiàn)報(bào)道，ITGA4可通過(guò)激活PI3K/AKT 通路調(diào)控胰腺癌的發(fā)生與發(fā)展[16]；上調(diào)ITGA4 的表達(dá)可激活磷酸化的PI3K和AKT，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡減少，緩解青光眼[17]。

總之，本文結(jié)果提示ITGA4 可能在膠質(zhì)瘤進(jìn)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用，可能是膠質(zhì)瘤獨(dú)立的預(yù)后預(yù)測(cè)因子、潛在的治療靶點(diǎn)。