基于公共數(shù)據(jù)庫探討INHBA在宮頸癌中的表達(dá)及臨床意義*

袁婉婧 曾云慧 曾麗平 李 娜,3

1 湖南中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院病理科,湖南省長沙市 410005; 2 湖南醫(yī)藥學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院; 3 湖南醫(yī)藥學(xué)院第一附屬醫(yī)院

宮頸癌(Cervical cancer, CC)是當(dāng)前常見的女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤,位居全球女性高發(fā)腫瘤第四位,具有較高的發(fā)病率和病死率[1-2]。宮頸癌的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,長期高危型人乳頭瘤病毒 (HPV)是導(dǎo)致其發(fā)病的重要原因。除此之外,腫瘤抑制基因和(或)癌基因的改變是宮頸癌發(fā)生發(fā)展的重要因素。抑制素(inhibin, INH)是一種性腺分泌的水溶性蛋白,具有多種生物學(xué)功能,在腫瘤等多類疾病的發(fā)生和進(jìn)展過程中扮演重要角色。INHBA基因編碼抑制素的βA亞基,通過形成抑制素和激活素參與調(diào)節(jié)機(jī)體的生殖和發(fā)育過程。近年來的一些研究表明,INHBA在食管癌[3]、肺腺癌[4]、胃癌[5]、結(jié)直腸癌[6]等惡性腫瘤中過表達(dá),參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展,并與臨床預(yù)后密切相關(guān)。然而,對于INHBA在宮頸癌中的表達(dá)及意義目前研究較少,本研究通過對癌癥基因組圖譜(The Cancer Genome Atlas, TCGA)和基因表達(dá)綜合數(shù)據(jù)庫(Gene Expression Omnibus, GEO)中宮頸癌的基因表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,探討INHBA在宮頸癌中的表達(dá)及臨床意義,以期為宮頸癌的分子診斷和預(yù)后評估提供新的標(biāo)志物。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)下載與處理 從UCSC XENA(https://xenabrowser.net/datapages/)在線服務(wù)器中下載TCGA數(shù)據(jù)庫中宮頸癌的RNAseq及臨床信息數(shù)據(jù)和基因型—組織表達(dá)(Genotype-Tissue Expression,GTEx)數(shù)據(jù)庫中宮頸正常組織數(shù)據(jù)。利用R軟件包對數(shù)據(jù)進(jìn)行l(wèi)og2轉(zhuǎn)化用于樣本間基因表達(dá)差異比較。GSE63514、 GSE39001、GSE7803和GSE9750四組宮頸癌基因表達(dá)數(shù)據(jù)及對應(yīng)的患者臨床資料均下載自GEO數(shù)據(jù)庫(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)。

1.2 INHBA的表達(dá)分析 在R環(huán)境下利用ggplot2 軟件包分析INHBA在腫瘤組織和非腫瘤宮頸組織中的表達(dá)差異,進(jìn)行Mann-WhitneyU檢驗(yàn),以P< 0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

1.3 預(yù)后價值分析 利用survminer包和survival包進(jìn)行生存分析,繪制Kaplan-Meier(KM)生存曲線,并通過Log-rank test比較2組患者間總生存期(Overall survival,OS)、疾病特異性生存(Disease specific survival,DSS)和無進(jìn)展間隔(Progress free interval,PFI)的差異,計算風(fēng)險比(Hazard ratio,HR),以P< 0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

1.4 診斷價值分析 利用Graphpad Prism軟件(版本8.0)進(jìn)行接受者操作特征曲線分析并繪制相關(guān)曲線,計算曲線下面積(AUC)和95%置信區(qū)間(95%CI),以P< 0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 INHBA基因在宮頸癌組織中的表達(dá)顯著升高 通過對TCGA+ GTEX數(shù)據(jù)庫中的306例宮頸癌樣本和13例宮頸正常組織樣本的測序數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,我們發(fā)現(xiàn)INHBA的mRNA在宮頸癌組織中的表達(dá)水平明顯高于非腫瘤宮頸組織(P=0.018)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證INHBA在宮頸癌組織中的表達(dá)情況,我們納入了GEO數(shù)據(jù)庫中的3個宮頸癌基因表達(dá)數(shù)據(jù)集GSE63514、 GSE39001和GSE7803進(jìn)行分析,其包含的上皮組織樣本分別為24 例、12例和10例,宮頸癌組織樣本分別為28例、43例和21例,3個數(shù)據(jù)集中的分析結(jié)果均表明INHBA在宮頸癌組織中的表達(dá)較非癌宮頸組織明顯增加,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05)。

2.2 INHBA的表達(dá)與臨床病理特征的關(guān)系 根據(jù)TCGA數(shù)據(jù)庫中宮頸癌的基因表達(dá)數(shù)據(jù),利用INHBA的中位表達(dá)值將患者分為INHBA高表達(dá)組和低表達(dá)組,分析INHBA的表達(dá)與患者臨床病理特征的關(guān)系。結(jié)果表明,高INHBA表達(dá)的宮頸癌患者更容易出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移(P=0.002),且具有較低的身體質(zhì)量指數(shù)(BMI,P=0.046),而INHBA的表達(dá)與患者T分期、M分期、臨床分期、年齡和組織學(xué)分級等之間的關(guān)系沒有統(tǒng)計學(xué)差異(均P>0.05),見表1。

表1 INHBA的表達(dá)與宮頸癌患者臨床病理特征的關(guān)系[n(%)]

2.3 INHBA基因在宮頸癌中的預(yù)后價值分析 通過TCGA數(shù)據(jù)庫進(jìn)一步分析了INHBA基因的表達(dá)與宮頸癌患者預(yù)后的關(guān)系,根據(jù)INHBA表達(dá)中位值將患者分為高、低表達(dá)2組,繪制KM曲線。結(jié)果顯示,INHBA基因高表達(dá)組宮頸癌患者的總生存期(HR=2.45,95%CI 1.54～3.89,P<0.001)、疾病特異性生存期(HR=2.49,95%CI 1.47～4.24,P=0.001)和無進(jìn)展間隔(HR=2.36,95%CI 1.49～3.77,P<0.001)均明顯短于INHBA低表達(dá)組患者對應(yīng)的生存期(見圖1),差異有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05),提示INHBA基因高表達(dá)的宮頸癌患者臨床預(yù)后較差。

圖1 NHBA的表達(dá)對宮頸癌患者的預(yù)后價值分析

2.4 INHBA基因在宮頸癌中的診斷價值分析 為了進(jìn)一步探討INHBA對宮頸癌的診斷價值,通過ROC曲線分析了GSE39001、GSE63514、GSE7803和GSE9750四個數(shù)據(jù)集中INHBA對宮頸癌的診斷能力。結(jié)果如圖2所示,每組數(shù)據(jù)集的AUC為GSE39001(AUC=0.82,95%CI 0.70～0.93,P=0.000 8),GSE63514(AUC=0.90,95%CI 0.82～0.98,P<0.000 1),GSE7803(AUC=0.87,95%CI 0.71～1.00,P=0.001 1)和GSE9750(AUC=0.94,95%CI 0.89～1.00,P<0.000 1),表明通過檢測組織中INHBA的表達(dá)量,能較好地區(qū)分宮頸癌組織和非腫瘤宮頸組織。

圖2 INHBA對宮頸癌診斷價值分析

3 討論

宮頸癌是女性常見的惡性腫瘤,發(fā)病率和死亡率較高。對宮頸癌實(shí)現(xiàn)早期篩查和診斷,并采取適宜的治療手段可以顯著提高患者的生存率,5年的總生存期可達(dá)90%[7]。然而,對于發(fā)生轉(zhuǎn)移的宮頸癌患者,治療方式有限,患者預(yù)后很差,5年的總生存期低于10%[8]。因此,找尋有效的宮頸癌診斷和預(yù)后評估生物標(biāo)志物是提高患者生存率的關(guān)鍵。

INHBA基因的編碼產(chǎn)物為抑制素βA亞基,是轉(zhuǎn)化生長因子-β超家族的重要成員,參與生成抑制素和激活素,從而在癌癥等多種疾病的發(fā)生發(fā)展過程中起著重要作用[9-10],可以作為評估部分腫瘤預(yù)后情況的生物標(biāo)記物[4,6]。在本研究中,我們通過對TCGA和GEO數(shù)據(jù)庫中的宮頸癌基因表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,初步發(fā)現(xiàn)了INHBA在宮頸癌組織中表達(dá)顯著上調(diào),且高INHBA表達(dá)的患者更容易出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移,提示INHBA可能參與宮頸癌的發(fā)生和進(jìn)展過程。進(jìn)一步通過生存曲線分析發(fā)現(xiàn)高INHBA表達(dá)的患者對應(yīng)較短的總生存期、疾病特異性生存和無進(jìn)展間隔,表明INHBA可以作為宮頸癌患者預(yù)后情況評估的有效生物標(biāo)志物。這些研究與先前學(xué)者在食管鱗狀細(xì)胞癌[3]、乳腺癌[11-12]、結(jié)腸腺癌[6,13]、頭頸部癌[14]等腫瘤中的發(fā)現(xiàn)基本類似,在一定程度上進(jìn)一步支持了我們的發(fā)現(xiàn)。此外,我們也發(fā)現(xiàn)檢測組織中INHBA的表達(dá)對宮頸癌具有較好的診斷價值,提示INHBA可以作為診斷宮頸癌的潛在新分子標(biāo)記,但I(xiàn)NHBA是否可以作為宮頸癌早期診斷生物標(biāo)記物需要進(jìn)一步的大樣本臨床研究來驗(yàn)證。

綜上,我們的研究結(jié)果初步表明INHBA與宮頸癌的發(fā)生和進(jìn)展密切相關(guān),可以作為宮頸癌診斷和預(yù)后評估的分子標(biāo)記物。但鑒于研究方法僅限于生物信息學(xué)分析,研究的結(jié)果可能存在一定的偏倚,需進(jìn)一步的基礎(chǔ)和臨床實(shí)驗(yàn)探討INHBA在宮頸癌中的生物學(xué)功能和臨床意義。