基于生物信息學分析受體酪氨酸磷酸酶U對胃癌免疫微環境的影響

宋坤，林云霄，葛祖蔭，王天工，邱江峰，郝敬鐸

受體酪氨酸磷酸酶U（Proteintyrosinephospha tasereceptor U，PTPRU）是蛋白酪氨酸磷酸酶（Proteintyrosinephosphatases，PTP）家族的成員之一，在多種癌癥的發生和發展中起著重要作用，主要表現為抑制腫瘤生長[1-4]。PTPRU 屬于PTP 蛋白家族中的R2B 型跨膜受體蛋白成員之一[5]。既往研究認為PTPRU 的胞內區域靠近細胞膜能夠與-catenin 結合，從而使-catenin 上的654 位酪氨酸殘基去磷酸化。這促進了-catenin 與E-cadherin 在細胞膜上形成復合物，增強細胞黏附能力，抑制腫瘤細胞的增殖和存活[6]。但也有研究發現，細胞內外R2B 蛋白被蛋白酶分解后會產生致癌的蛋白片段[7]。人表皮生長因子受體2（HER-2）基因與腫瘤發展密切相關。在某些腫瘤中，如乳腺癌和胃癌等，HER-2 基因異常表達或過度表達，這可能引發異常的細胞增殖和腫瘤的發展[8]。HER-2 陽性腫瘤通常具有侵襲性和較差的預后。腫瘤免疫微環境是指在腫瘤周圍形成的一個復雜的細胞和分子網絡，涉及到腫瘤細胞、免疫細胞、間質細胞和血管等多種組成部分[9]。免疫微環境對于腫瘤的發展和治療起著重要的影響。基于此，本研究分析TCGA 數據庫中胃癌數據集，探討PTPRU 對胃癌免疫微環境的影響，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 數據來源 從TCGA數據庫（https://www.cancer.gov/ccg/research/genome-sequencing/tcga）中獲取胃腺癌的RNA-seq 數據集用于基因表達分析、腫瘤免疫浸潤分析。

1.2 差異表達基因分析 從TCGA 數據庫下載胃腺癌的RNA-seq 數據和相應的注釋文件。通過R語言“Limma”包[10]得到胃腺癌中33 對配對樣本之間的差異表達基因分析。截斷標準為虛假發現率（FDR）校正后P ＜0.01 和差異表達倍數logFC ＞2，驗證差異分析中的具有差異表達的基因。

1.3 腫瘤免疫微環境 腫瘤免疫微環境中的免疫細胞浸潤深度估算采用CIBERSORT算法進行估算（R script v1.03，Aaron M，Newman，Stanford University），不同浸潤細胞的信號簽名矩陣文件LM22 下載自CIBERSORT 官網（http://CIBERSORT.stanford.edu/）。運算時RNA-seq 輸入矩陣數據形式已被調整為log2（TPM+1）。

1.4 統計方法 采用R統計軟件（V4.3.0）在Rstudio（2023.06.1 Build 524）環境中完成數據統計。P ＜0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 差異基因分析 通過整理TCGA 數據庫胃腺癌數據集，在33 對胃癌患者的癌與癌旁組織的RNA-seq 測序數據中發現，PTPRU 與基因表達量較癌旁配對組織升高（logFC=4.66，P ＜0.05），見封三圖4 A；同時ERBB2 基因在胃癌組織中較癌旁組織表達升高（logFC=3.85，P ＜0.05），見封三圖4 B。相關性分析顯示，胃癌組織中PTPRU 與ERBB2 呈正相關（r=0.55，P ＜0.05），見封三圖4C。通過GeneMANIA 數據庫分析發現，PTPRU 與ERBB2 也具有較高的相關性，見封三圖4D。

圖4 基于TCGA數據庫中胃腺癌的RNA-seq數據集

2.2 免疫浸潤分析 采用CIBERSORT 算法對RNA-seq 數據進行免疫浸潤分析得到22 個免疫細胞浸潤深度結果，結果顯示胃癌與癌旁組織的免疫細胞浸潤存在差異，見圖1A。相較于癌旁組織，胃癌組織中B 細胞的浸潤深度升高（logFC=3.14，P ＜0.05），輔助性T 細胞的浸潤深度升高（logFC=2.54，P＜0.05），T細胞調節細胞的浸潤深度升高（logFC=3.66，P＜0.05），單核細胞的浸潤深度下降（logFC=2.60，P＜0.05），見圖1B。

圖1 采用CIBERSORT 算法對RNA-seq 數據進行免疫浸潤分析

3 討論

本研究通過整理TCGA中胃癌數據發現，在配對樣本中，胃癌中PTPRU與ERBB2 基因表達均較癌旁組織升高，且兩者表達具有較高的相關性。雖然通常認為PTPRU起到抑癌基因的作用[6]，但也有研究證實在胃癌中敲低PTPRU表達反而能夠抑制胃癌的發生發展[11]，這表明在胃癌中PTPRU基因反而起到了促癌作用，這也解釋了為何本研究中發現胃癌中PTPRU表達出現升高。HER-2 可通過Ras/Raf/MAPK、PI3K/Akt 等通路抑制細胞凋亡途徑、促進細胞增殖從而起到促癌的作用[8]。HER-2 基因在胃癌中同樣也起到了促癌的作用，有研究證實HER-2 陽性胃癌患者的預后更差[12]。同時，本研究相關性分析結果顯示PTPRU 的升高與HER-2 表達升高具有較高的相關性，GeneMANIA 數據庫也顯示PTPRU 與ERBB2 無論在生物學互作與物理互作上均有較強的相關性。所以，推測在胃癌中PTPRU很可能促進HER-2 基因表達升高進而起到促進腫瘤發生發展的作用。

本研究使用CIBERSORT 算法估算了胃癌與癌旁組織的免疫微環境，在22 個微環中免疫細胞中，發現其中6 個免疫細胞具有較大的差異。其中B 細胞在胃癌中的浸潤深度升高。B 細胞具有促炎能力，在腫瘤中通常扮演抑癌的作用；但也有研究發現，B 細胞浸潤與腫瘤的不良預后有關[13]。B 細胞可以通過多種途徑抑制抗腫瘤免疫細胞的活性，起到促進腫瘤發生發展的作用。本研究中，B 細胞在胃癌組織中浸潤深度升高，但具體作用仍然未知。胃癌組織中T 細胞調節細胞的浸潤深度升高，T細胞調節細胞是一群具有免疫抑制作用的細胞，能抑制免疫細胞的抗腫瘤作用，推測T 細胞調節細胞在胃癌中浸潤深度升高，抑制了免疫細胞的抑癌功能，進而起到了促進胃癌的發生發展的作用。單核細胞來源于骨髓，可以進一步分化為巨噬細胞或樹突狀細胞，并參與免疫調節和抗腫瘤免疫應答，也在腫瘤免疫微環境中發揮重要作用。本研究觀察到胃癌樣本中的單核細胞浸潤深度明顯下降，猜測由于單核細胞的下降，同樣抑制了胃癌組織中的免疫監視作用并促進了胃癌的發生發展。

利益沖突 所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻聲明 宋坤：實驗操作、論文撰寫；林云霄、葛祖蔭、王天工：數據整理、統計學分析；邱江峰：研究指導；郝敬鐸：論文修改、經費支持