乳腺癌免疫相關(guān)預(yù)后分子標(biāo)志物的鑒定

[摘要]目的探討S100鈣結(jié)合蛋白P（S100calciumbindingproteinP，S100P）和胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素（thymicstromallymphopoietin，TSLP）在乳腺癌患者中的表達(dá)特征及其與預(yù)后的關(guān)系。方法利用GEPIA數(shù)據(jù)庫和bc-GenExMinerv4.3分析S100P和TSLP在乳腺癌組織中的表達(dá)水平，使用Kaplan-MeierPlotter分析S100P和TSLP對乳腺癌患者預(yù)后的影響，利用STRING數(shù)據(jù)庫對S100P和TSLP進(jìn)行蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)分析。利用LinkedOmics數(shù)據(jù)庫分析S100P和TSLP各自的共表達(dá)基因，并采用基因本體（geneontology，GO）及京都基因與基因組百科全書（KyotoEncyclopediaofGenesandGenomes，KEGG）富集分析評估S100P和TSLP的共表達(dá)基因在相關(guān)生物學(xué)過程和信號通路中的作用。通過TIMER分析S100P和TSLP與乳腺癌免疫浸潤的相關(guān)性。結(jié)果乳腺癌患者的S100P表達(dá)顯著高于正常人群，TSLP表達(dá)顯著低于正常人群（P<0.05）。S100P高表達(dá)患者的總生存期、無病生存期和遠(yuǎn)處無轉(zhuǎn)移生存期均顯著短于S100P低表達(dá)患者（P<0.05）；TSLP高表達(dá)患者的遠(yuǎn)處無轉(zhuǎn)移生存期顯著長于TSLP低表達(dá)患者（P<0.05）。蛋白質(zhì)相互作用表明，S100P與白細(xì)胞介素-11表現(xiàn)出較強(qiáng)的互作關(guān)系，TSLP與白細(xì)胞介素家族相互作用較強(qiáng)，S100P和TSLP的共表達(dá)基因主要負(fù)責(zé)DNA復(fù)制和免疫功能等生物學(xué)功能。TSLP與乳腺癌免疫細(xì)胞浸潤具有相關(guān)性。結(jié)論S100P和TSLP可作為預(yù)測乳腺癌預(yù)后的生物標(biāo)志物，TSLP有助于評估乳腺癌患者腫瘤免疫浸潤情況，為乳腺癌患者預(yù)測預(yù)后和腫瘤免疫治療提供理論依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]乳腺癌；免疫；S100鈣結(jié)合蛋白P；胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素

[中圖分類號]R737.9；R730.3[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[DOI]10.3969/j.issn.1673-9701.2024.28.011

Identificationofimmune-relatedprognosticmolecularmarkersofbreastcancer

SONGBiying1，WANGYichao1，ZHONGQianyi1，LIChunxue1，LIShihao2

1.DepartmentofClinicalLaboratory，TaizhouCentralHospital（TaizhouUniversityHospital），Taizhou318000，Zhejiang，China;2.DepartmentofGeneralSurgery，TaizhouCentralHospital（TaizhouUniversityHospital），Taizhou318000，Zhejiang，China

[Abstract]ObjectiveToinvestigatetheexpressioncharacteristicsofS100calciumbindingproteinP（S100P）andthymicstromallymphopoietin（TSLP）inpatientswithbreastcancerandtheirrelationshipwithprognosis.MethodsGEPIAdatabaseandbc-GenExMinerv4.3wereusedtoanalyzetheexpressionlevelsofS100PandTSLPinbreastcancertissues，andKaplan-MeierPlotterwasusedtoanalyzeeffectsofS100PandTSLPonpatientprognosis.TheproteininteractionnetworkanalysisofS100PandTSLPwerecarriedoutbyusingSTRINGdatabase.Theco-expressedgenesofS100PandTSLPwereanalyzedusingLinkedOmicsdatabase，andtheroleofS100PandTSLPco-expressedgenesinrelatedbiologicalprocessesandsignalingpathwayswereevaluatedbygeneontology（GO）andKyotoEncyclopediaofGenesandGenomes（KEGG）enrichmentanalysis.ThecorrelationbetweenS100PandTSLPandbreastcancerimmunoinfiltrationwasanalyzedbyTIMER.ResultsTheexpressionofS100Pinbreastcancerpatientswassignificantlyhigherthanthatinnormalpopulation，andtheexpressionofTSLPwassignificantlylowerthanthatinnormalpopulation（P<0.05）.Theoverallsurvival，disease-freesurvivalanddistantmetastasis-freesurvivalofpatientswithhighS100PexpressionweresignificantlyshorterthanthoseofpatientswithlowS100Pexpression（P<0.05）.Thedistantmetastasis-freesurvivalofpatientswithhighexpressionofTSLPwassignificantlylongerthanthatofpatientswithlowexpressionofTSLP（P<0.05）.TheresultsofproteininteractionshowedthatS100Phadastronginteractionwithinterleukin-11，andTSLPhadastronginteractionwithinterleukinfamilyproteins.Theco-expressedgenesofS100PandTSLPweremainlyresponsibleforbiologicalfunctionssuchasDNAreplicationandimmunefunction.TSLPwascorrelatedwithbreastcancerimmunecellinfiltration.ConclusionS100PandTSLPcanbeusedasbiomarkerstopredicttheprognosisofbreastcancer，andtheycanalsohelptoevaluatethetumorimmunoinfiltrationinbreastcancerpatients，andTSLPcouldprovidetheoreticalbasisforpredictingtheprognosisandtumorimmunotherapyinbreastcancerpatients.

[Keywords]Breastcancer;Immune;S100P;TSLP

乳腺癌是常見惡性腫瘤，其早期臨床表現(xiàn)不典型，治療后復(fù)發(fā)率較高[1-3]。根據(jù)分子特征，乳腺癌可分為LuminalA、LuminalB、三陰性乳腺癌和人類表皮生長因子受體2（humanepidermalgrowthfactorreceptor2，HER2）過表達(dá)型。除手術(shù)、化療、放療、內(nèi)分泌治療等傳統(tǒng)治療方法，近年來針對HER2過表達(dá)型乳腺癌患者的靶向治療和針對三陰性乳腺癌的免疫治療得到廣泛應(yīng)用[4]。研究發(fā)現(xiàn)，在免疫檢查點抑制劑中加入低劑量的抗血管生成藥物可顯著提高免疫系統(tǒng)殺傷腫瘤細(xì)胞的能力[5-6]。程序性死亡受體1/程序性死亡蛋白配體1抑制劑在三陰性乳腺癌患者和早期乳腺癌患者的治療中效果顯著[7]；細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4抑制劑單用或與其他藥物聯(lián)合使用可顯著提高免疫系統(tǒng)的腫瘤抑制作用，改善腫瘤患者預(yù)后[8]。研究表明S100鈣結(jié)合蛋白P（S100calciumbindingproteinP，S100P）和胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素（thymicstromallymphopoietin，TSLP）可能是乳腺癌的潛在生物標(biāo)志物。本研究旨在利用生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)研究S100P和TSLP基因在乳腺癌患者中的表達(dá)情況、與腫瘤免疫浸潤的相關(guān)性及預(yù)測預(yù)后的價值。

1資料與方法

1.1S100P和TSLP在乳腺癌中的表達(dá)檢測

利用GeneExpressionProfilingInteractiveAnalysis（GEPIA）數(shù)據(jù)庫檢測S100P和TSLP在乳腺癌患者和正常人群中的表達(dá)差異，并進(jìn)行生存相關(guān)性分析。使用bc-GenExMinerv4.3（http：//bcgenex.centregauducheau.fr/BC-GEM）分析S100P和TSLPmRNA在HER2陽性乳腺癌患者中的表達(dá)水平。

1.2S100P和TSLP與乳腺癌患者預(yù)后的相關(guān)性分析

利用Kaplan-MeierPlotter分析S100P和TSLP對乳腺癌患者的總生存、無病生存和遠(yuǎn)處無轉(zhuǎn)移生存的影響。

1.3S100P和TSLP在乳腺癌中的潛在作用機(jī)制分析

通過STRING數(shù)據(jù)庫構(gòu)建蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)。利用多組學(xué)分析工具LinkedOmics數(shù)據(jù)庫（http：//www.linkedomics.org/login.php）中的LinkFinder模塊，檢索S100P和TSLP的共表達(dá)基因，通過Pearson相關(guān)系數(shù)分別篩查與S100P和TSLP呈正、負(fù)相關(guān)的基因，并利用熱圖和火山圖可視化，同時對這些基因進(jìn)行基因本體（geneontology，GO）和京都基因與基因組百科全書（KyotoEncyclopediaofGenesandGenomes，KEGG）富集分析。

1.4腫瘤免疫分析

利用TIMER（https：//cistrome.shinyapps.io/timer）分析S100P和TSLP與乳腺癌免疫浸潤的相關(guān)性，并估算免疫細(xì)胞的浸潤類型和豐度。

2結(jié)果

2.1S100P和TSLP在乳腺癌患者中的表達(dá)情況

GEPIA分析顯示，乳腺癌患者的S100P表達(dá)顯著高于正常人群，TSLP表達(dá)顯著低于正常人群（P<0.05），見圖1。HER2陽性乳腺癌患者的S100PmRNA表達(dá)顯著高于HER2陰性患者，TSLPmRNA表達(dá)顯著低于HER2陰性患者（P<0.05），見圖2。

2.2預(yù)后相關(guān)性分析

Kaplan-Meier分析表明，S100P高表達(dá)患者的總生存期、無病生存期和遠(yuǎn)處無轉(zhuǎn)移生存期均顯著短于S100P低表達(dá)患者（P<0.05）；TSLP高表達(dá)患者的遠(yuǎn)處無轉(zhuǎn)移生存期顯著長于TSLP低表達(dá)患者（P<0.05），見圖3。

2.3S100P和TSLP在乳腺癌中的作用機(jī)制分析

構(gòu)建S100P和TSLP的蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)。在S100P網(wǎng)絡(luò)中展示11個節(jié)點，平均節(jié)點度為8.91，平均局部聚類系數(shù)為0.918；在TSLP網(wǎng)絡(luò)中展示11個節(jié)點，平均節(jié)點度為4.36，平均局部聚類系數(shù)為0.777，見圖4。結(jié)果顯示，S100P與白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-11表現(xiàn)出很強(qiáng)的互作關(guān)系，而TSLP則與IL-7R、IL-33、IL-4、IL-13、IL-5具有較強(qiáng)的相互作用。

2.4S100P的共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)及機(jī)制分析

3208個基因與S100P表達(dá)呈正相關(guān)，3278個基因與S100P表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。GO富集分析顯示這些基因主要參與中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的免疫功能，存在于線粒體蛋白復(fù)合物中，主要負(fù)責(zé)控制蘇氨酸型肽酶活性。KEGG富集分析表明這些共表達(dá)基因主要參與氧化磷酸化通路，見圖5。綜上，S100P共表達(dá)基因的主要功能為能量傳遞和免疫功能。

2.5S100P與乳腺癌免疫細(xì)胞浸潤的相關(guān)性分析

S100P表達(dá)與免疫細(xì)胞浸潤無顯著相關(guān)性，見圖6。

2.6TSLP與乳腺癌免疫細(xì)胞浸潤的相關(guān)性分析

TSLP的表達(dá)與CD4＋T細(xì)胞（r=0.14，P<0.05）、CD8+T細(xì)胞（r=0.1，P<0.5）、嗜中性粒細(xì)胞（r=0.122，P<0.05）和髓系樹突細(xì)胞（r=0.174，P<0.05）均呈正相關(guān)，而與B細(xì)胞（r=–0.254，P<0.05）呈負(fù)相關(guān)，與巨噬細(xì)胞無明顯相關(guān)性，見圖7。

2.7TSLP的共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)及機(jī)制分析

7673個基因與TSLP表達(dá)呈正相關(guān)，3369個基因與TSLP表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。GO富集結(jié)果顯示這些基因主要與糖代謝有關(guān)，參與DNA復(fù)制過程和蛋白質(zhì)合成。KEGG富集分析顯示這些基因主要參與蛋白酶體基底切除修復(fù)和DNA復(fù)制相關(guān)通路，見圖8。綜上，TSLP的共表達(dá)基因與乳腺癌的糖代謝、增殖和生物合成相關(guān)。

3討論

乳腺癌是最常見的腫瘤類型之一。據(jù)統(tǒng)計，2020年女性乳腺癌已超過肺癌成為全球癌癥發(fā)病率第一的癌癥，估計有230萬新發(fā)病例[2]。研究發(fā)現(xiàn)S100P下調(diào)顯著抑制腫瘤微環(huán)境，并破壞內(nèi)皮細(xì)胞的細(xì)胞間連接[9]。體外實驗表明敲除S100P可抑制乳腺癌細(xì)胞系T47D和SK-BR-3的增殖、黏附、遷移和侵襲能力，且增強(qiáng)SK-BR-3對紫杉醇和順鉑的化療耐藥性[10]。此外，S100P激動劑聯(lián)合化療可有效提高乳腺癌患者的生存率[11-12]。

TSLP是一種上皮細(xì)胞衍生的細(xì)胞因子，人和鼠乳腺癌樹突狀細(xì)胞均可在微環(huán)境內(nèi)釋放TSLP產(chǎn)生輔助性T細(xì)胞，加快腫瘤細(xì)胞生長[13]。研究發(fā)現(xiàn)TSLP在乳腺癌、胰腺癌、胃癌、宮頸癌、骨髓瘤等多種腫瘤中高表達(dá)[14-18]。研究表明TSLP主要作用于乳腺細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和CD4+T細(xì)胞等[19]。TSLP在乳腺癌中表達(dá)上調(diào)，通過誘導(dǎo)抗凋亡分子Bcl-2的表達(dá)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的存活和肺轉(zhuǎn)移[13]。然而，TSLP在乳腺癌中的具體作用機(jī)制尚不清楚。

本研究發(fā)現(xiàn)S100P和TSLP是預(yù)測乳腺癌患者生存預(yù)后的有價值的生物標(biāo)志物。進(jìn)一步研究S100P和TSLP在乳腺癌中的生物學(xué)作用發(fā)現(xiàn)，S100P共表達(dá)基因主要參與能量代謝及免疫功能，TSLP共表達(dá)基因則與乳腺癌患者的糖代謝、DNA復(fù)制及生物合成密切相關(guān)。本研究還發(fā)現(xiàn)S100P表達(dá)與IL-11密切相關(guān)。炎癥反應(yīng)對腫瘤的發(fā)展具有重要影響，IL-11是IL-6家族的新成員，可影響腫瘤患者預(yù)后，具有促進(jìn)增殖、促分化等多種生物學(xué)功能[20]。

研究發(fā)現(xiàn)IL-11在造血系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和骨代謝等生理過程中具有重要作用[21]。因此，探究S100P和IL-11的具體作用機(jī)制可為乳腺癌的治療帶來潛在益處。本研究發(fā)現(xiàn)TSLP與部分免疫細(xì)胞浸潤具有潛在關(guān)聯(lián)，盡管并不明顯，但仍可見基因表達(dá)與免疫浸潤存在相關(guān)性。

本研究仍存在一定的局限性。首先，本研究主要應(yīng)用在線數(shù)據(jù)庫分析，缺乏細(xì)胞學(xué)及動物學(xué)驗證；其次，本研究使用的數(shù)據(jù)不夠詳細(xì)，無法完整反映乳腺癌進(jìn)展中的生理病理狀態(tài)變化。綜上，S100P與TSLP是預(yù)測乳腺癌患者預(yù)后的有效生物標(biāo)志物，可成為乳腺癌治療的新靶點，并有助于開發(fā)新的乳腺癌腫瘤免疫療法。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（收稿日期：2024–04–15）

（修回日期：2024–09–09）