SOX4基因表达特征的泛癌分析_李子木.pdf

生物信息学 ：网络首发 ：（）基因表达特征的泛癌分析李子木，闫虹，董囡囡，康媛媛（中国人民解放军北部战区总医院口腔内科，沈阳 ；中国医科大学口腔医学院急诊黏膜科，沈阳 ）摘要目的通过生物信息学方法探讨并验证 基因在泛癌中的表达特征。方法通过癌症基因组图谱（）和基因表达综合数据库（）对 基因进行泛癌分析，从基因表达、生存分析、基因突变、免疫浸润及富集分析等多个方面挖掘 在不同肿瘤致病中的作用。利用定量逆转录聚合酶链反应（）和蛋白质印迹法（）验证 在种常见肿瘤细胞系中的表达情况。结果 在大多数肿瘤中高表达，且与部分肿瘤患者的预后存在明显相关性。在口腔鳞状细胞癌细胞、乳腺癌细胞和人非小细胞肺癌细胞中，和蛋白的水平明显升高。在膀胱尿路上皮癌患者中，的突变发生率最高。在部分肿瘤中，的表达与免疫细胞浸润密切相关。可能通过“病毒致癌”和“肿瘤 ”通路参与肿瘤的发生。结论 在多种肿瘤的致病中起重要作用，可能是治疗肿瘤的有效靶点。关键词 ；肿瘤；预后；免疫浸润；富集分析 中图法分类号 文献标识码 文章编号 （），（.，；.，），“”“”；（）作为一类常见的转录因子家族，参与调控胚胎的发育和分化、神经系统的形成和血管发育等过程。是 家族 亚 族 的 重 要 成 员 之 一，定 位 于 人 类 染 色 体 ，编码蛋白质的相对分子质量为 。研究表明，在多种肿瘤中存在异常表达，并与肿瘤患者的预后密切关联。等研究报道，在肺癌、膀胱癌、卵巢癌、前列腺癌、直肠癌、肝癌及胰肠癌中均高表达。沉默 基因可以抑制 黑 色 素 瘤 和 其 他 肿 瘤 细 胞 的 增 殖 和 转 移 能力。在乳腺癌中，能够促进上皮间充质化的过程；但在胶质瘤细胞系中，通过激活 重庆医学 年月第 卷第期基金项目：国家自然科学基金项目（）；辽宁省博士启动基金（）。作者简介：李子木（），副主任医师，硕士，主要从事口腔疾病诊治的研究。信号通路和下调磷酸化 ，发挥抑癌作用。异常表达的 在不同类型的恶性肿瘤中会对肿瘤生物学行为产生不同的影响。尽管基于细胞试验或动物研究的证据支持 与肿瘤之间的联系，但目前罕见关于 泛癌研究的报道。因此，本研究通过分析癌症基因组图谱（）和基因表达综合数据库（），揭示 基因在各种肿瘤中的表达情况，与疾病的预后作相关性分析，并在种常见肿瘤细胞中进行验证，进一步阐明 基因的突变情况及与免疫浸润的关系。本研究有助于 深入了 解 异常表达的病因及其调控机制，为 的靶向治疗提供依据，现报道如下。材料与方法材料 （：）数据库收集了肿瘤患者临床的基本信息，包括基本资料、临床分期、病理分期和生存情况等。下载肿瘤 数据及临床相关数据。乳腺癌细胞（）、乳腺上皮细胞（）、口腔鳞状细胞癌细胞（）、人类永生化表皮细胞（）、人非小细胞肺癌细胞（）、人正常肺上皮细胞（）均购于中国科学院上海细胞库。培养基和胎牛血清购于美国 公司，培养基购于美国 公司。购于美国 公司，逆转录试剂盒和定量聚合酶链反应（）试剂盒均购于日本 公司，引物由上海吉玛生物有限公司设计并合成，试剂盒购于上海碧云天生物科技有限公司，单克隆抗体、单克隆抗体均购于英国 公司。方法基因表达利 用 （：）工具，采用 部 分 的 模 块，挖 掘 数据库中 在肿瘤组织中的表达情况。利用 中“”部分的“”模块进一步探索 的表达与肿瘤临床病理分期之间的相关性，的表达水平采用 （）量表表示；利用 （：）网站中“”模块，挖掘 数据库中 蛋白表达的水平。细胞培养 、接 种于孔板，在含有 胎牛血清、青链霉素的 混合培养基中，置于、的加湿细胞培养箱中常规培养。、接种于孔板中，在含有 胎牛血清、青链霉素的 混合培养基中，置于、的加湿细胞培养箱中常规培养。培养基每天换液次。定量逆转录聚合酶链反应（）收集种细胞，利用 试剂提取细胞 ，通过逆转录，以甘油醛磷酸脱氢酶（）为对照，进行 扩增。逆转录体系如下：（），添加至。逆转录条件：，；，进行保存。体系 如 下：（，），上游引物，下游引物，染 料 ，溶 液，添加至。：上游引物 ，下 游 引 物 。：上 游 引 物 ，下 游 引 物 。条 件 如 下：，；，共 个循环，；，。以 表示相对定量结果，应用 软件对 结果进行分析。蛋白质印迹法（）收集种细胞，利用 试剂盒提取细胞蛋白。经 十 二 烷 基 硫 酸 钠（）、聚 丙 烯 酰 胺（）凝胶电泳后进行转膜。脱脂奶粉封闭后，加入鼠抗人 单克隆抗体过夜。加入二抗兔抗鼠免疫球蛋白（）下孵育，碱性磷酸酶显色，增强化学发光（），扫描并拍照。采用凝胶成像分析软件对结果进行半定量分析。生存分析利用 网站“”模块获取 数据库中不同 对肿瘤患者总生存期（）和无病生存期（）的影响，结果以单基因生存分析图表示（曲线）。设定“临界值高（）”“临界值低（）”作为拆分高表达组和低表达组的表达阈值，探索 与肿瘤患者生存因素之间的表达模式。基因突变分析通过 网站（：）“”部分选择 泛癌图谱分析，挖掘 在 数据库中的变异情况，包括突变频率、突变类型和拷贝数变化。点击“”模块，显示 基因突变位点信息。免疫浸润分析利用 工具“”模块挖掘 数据库肿瘤中 的表达与免疫浸润之间的相关性。选择 、单核细胞、内皮细胞、肿瘤相关成纤维细胞（）为研究对象，应用 、等不同算法进行免疫浸润评估。富集分析利用 （：）数据库筛选出 个有实验验证、与 相结合的蛋白。本研究中输入“”，物种选择“人类”，证据类型选择“”，置信度选择“（）”，最大数相互作用选择“”。利用 数据库“重庆医学 年月第 卷第期 ”部分的“”模块筛 选 前 个 与 相 关 靶 向 基 因，利 用 （：）网站对 个 结合蛋白、前 个与 相关靶向基因进行交叉分析。此外，网 站（：）和“”（：）软件包用于 通路分析。统计学处理采用 统计软件进行分析。采用 秩和 检 验 进 行 两 组 间 比 较，两 组 以 上 比 较 使 用 秩和检验。采用 法进行生存分析。采用 相关性分析，以 为差异有统计学意义。结果基因和蛋白表达情况 与 正 常 组 织 比 较，在 膀 胱 尿 路 上 皮 癌（）、乳腺浸润癌（）、胆管癌（）、结肠癌（）、食管癌（）、多形性胶质细胞瘤（）、头颈鳞状细胞癌（）、肾乳头状细胞癌（）、肝细胞肝癌（）、肺腺癌（）、肺鳞癌（）、嗜铬细胞瘤和副神经节瘤（）、前列腺癌（）、直肠腺癌（）、胃癌（）、甲状腺癌（）和子宫内膜癌（）中的表达明显升高，而 在 肾 透 明 细 胞 癌（）、肾 嫌 色 细 胞 癌（）组织中的表达明显降低，见图。数据库分析结果显示，蛋白在乳腺癌、和 中的表达水平明显升高，见图。利用 数据库，分析不同肿瘤组织中 蛋白表达水平与肿瘤患者临床病理分期之间的相关性，发现 蛋白表达与 、胰腺癌（）、皮肤黑色素瘤（）和 的病理分期密切相关，见图。和 结果见图，种肿瘤细胞中 和 蛋白表达水平均上调（），这与网站中获得的结论一致。：；：，与正常组织比较。图 在不同肿瘤与癌旁组织中的表达：，与正常组织比较。图 蛋白在乳腺癌、和 中的表达生存分析 高表达与 患者 预后不良明显相关（），而 低表达与 、脑低级别胶质瘤（）、胸腺癌（）患者 预后不良明显相关（），见图。数据分析结果显示，高表达与 、患者不良预后相关（），而 低表达与 患者不良预后相关（），见图。重庆医学 年月第 卷第期图 的表达与不同肿瘤临床分期之间的关系：结果；：结果；：。图 在种肿瘤细胞中的表达情况基因突变分析以 扩增为主要变异类型的 患者 基因突变频率最高（）。在所有的卵巢浆液性囊腺癌、弥漫性大细胞淋巴瘤（）、葡萄膜黑色素瘤、和 患者 中，绝大多数均为 拷贝数扩增，见图。图进一步显示，遗传变异的类型、位点和病例数。错义突变是主要的遗传变异类型，在例 和例 患者中检测到 的改变。：不同肿瘤的；：不同肿瘤的 。图 基因的表达与不同肿瘤患者生存预后的相关性重庆医学 年月第 卷第期图 在肿瘤中的变异类型图 变异突变位点的变化频率免疫浸润分析研究 数据库中肿瘤免疫细胞的浸润水平与 基 因 表 达 之 间 的 关 联，发 现 在 、和 中，细胞的免疫浸润与 表达之间呈正相关。的表达与 中单 核 细 胞 的 浸 润 呈 负 相 关。在 、和 中，与内皮细胞的浸润呈正相关。同样，在 、和 中，表达与 之间呈正相关，但与 中 的浸润呈负相关。见图。富集分析通过 工具，共获得了 个有实验验证且与 相结合的蛋白。利用 网站将 个结合蛋白与前 个相关靶基因互作交集并筛选出个共同成员（、），见图。富集分析结果表明，“病毒致癌”和“肿瘤 ”可能参与了 在肿瘤致病中的作用，见图。图 表达与免疫细胞浸润的相关性重庆医学 年月第 卷第期图交叉分析结果图 相关基因 通路分析讨论 家族是一个庞大且功能广泛的转录因子家族，包含至少 个成员，该家族成员的产物都具有一个 基序保守区 。是 家族的重要成员之一，现有研究证明 基因可调节细胞信号通路，影响细胞增殖、分化和凋亡等过程，并通过转录调节促进或抑制肿瘤的生长。通过文献检索，作者发现罕有研究从整体肿瘤角度对 进行泛癌分析。因此，本研究基于公共数据库，从基因表达、变异和功能机制等方面对不同肿瘤中的 进行了全面挖掘和分析。本研究首先探讨了 数据库中 基因的表 达 情 况 和 对 患 者 预 后 的 影 响。在 和患者中，呈高表达，但生存分析结果显示，高表达的患者预后良好。分析两者结果不一致的原因可能有：（）高表达或低表达组的患者数量较少，可能需要更大的样本量来验证上述结论；（）需要更深入的分子实验证据来确定 的高表达在上述肿瘤的发生中起重要作用，否则其可能仅仅是正常组织中抵抗肿瘤变化的结果。此外，为进一步验证 在肿瘤中的致病作用，作者收集了 、及 ，与对照细胞进行比较。在体外分别从 和蛋白水平检测了 的变化，发现 和蛋白表达水平均明显升高，这与数据库的结果相一致。由于 在多种肿瘤中的表达存在明显异常，本研究深入探讨了其变异特征，发现扩增是最常见的变异类型。通过软件筛选前 个有实验验证的相关蛋 白，发 现 、和 与 相关。尽管上述蛋白在肿瘤致病中的不同作用已被报道，但其对肿瘤的确切致病机制尚不清楚，这也是未来研究的重点。肿瘤浸润性免疫细胞是复杂肿瘤微环境的重要组成部分。依据细胞类型，其可能调节肿瘤的致病过程。是维持机体免疫耐受的重要因素之一。早期的研究显示，在各种共刺激和共抑制受体的作用下，在免疫稳态、自身免疫和抗肿瘤免疫中发挥重要作用。不同的单核细胞在分泌抑瘤介质、促进血管生成、重塑细胞外基质、募集淋巴细胞及分化为肿瘤相关巨噬细胞和树突状细胞等方面实现了促瘤和抗瘤免疫功能。可通过多种机制促进肿瘤进展，包括可溶性因子和细胞外基质的分泌，血管生成、免疫和代谢的调节。本研究发现，在某些特定肿瘤中，表达与 、单核细胞、内皮细胞和 之间存在紧密关联。此外，作者对所有的 靶向结合蛋白和 蛋白表达相关基因进行了富集分析，发现 与“病毒致癌”密切相关。可通过一系列正反馈机制促进病毒的复制，从而影响肿瘤的进程。研究表明，与“肿瘤 ”也存在相关性，例如 通过靶向 抑制 细胞的增殖，通过靶向 在大肠癌中发挥抑癌作用，通过靶向 调节 连环蛋白信号通路进而调节神经母细胞瘤的进展。综上所述，的泛癌分析表明，多个肿瘤中的 存在表达异常，与患者的临床预后、基因突变、免疫细胞浸润等均有相关性。本研究结果为了解 的功能提供了初步依据，但其具体的生物学作用和机制还需要进一步的实验验证。参考文献 ，（）：，：，：重庆医学 年月第 卷第期 ，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：？，（）：，（）：，（）：，：，：，（）：，（）：，（）：，：，：，（）：，：，（）：，：，（）：，（）：，（）：（收稿日期：修回日期：）重庆医学 年月第 卷第期