利用TCGA數(shù)據(jù)集分析H—ras、mTOR基因在膀胱癌中的表達(dá)及臨床意義

吳健勇+唐勇

【摘要】 目的：研究H-ras、mTOR基因與膀胱癌發(fā)展、預(yù)后的關(guān)系及其通路H-ras/mTOR存在的可能性。方法：從美國癌組基因組圖譜（TCGA）數(shù)據(jù)庫中下載膀胱癌中H-ras、mTOR基因表達(dá)譜及其臨床信息資料并分析其關(guān)系，分析H-ras、mTOR基因表達(dá)的相關(guān)性。結(jié)果：（1）AJCC pTNM分期中T1～T4期（P=0.012）、T2～T4期（P=0.011）、T1～2～T3～4期（P=0.042）及病理分級(jí)（P=0.020）與H-ras的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)（P<0.05），但與膀胱癌的肌層浸潤、轉(zhuǎn)移、預(yù)后無明顯相關(guān)（P>0.05）。（2）AJCC pTNM分期中T2～T3期（P=0.042）及病理分級(jí)（P=0.014）與mTOR的表達(dá)正相關(guān)（P<0.05），mTOR低表達(dá)的患者無瘤生存期明顯長于高表達(dá)組（P<0.05）。但mTOR與膀胱癌的肌層浸潤、轉(zhuǎn)移無明顯相關(guān)（P>0.05）。（3）COX多因素分析表明mTOR是影響膀胱癌預(yù)后的獨(dú)立因素。（4）H-ras、mTOR基因在膀胱癌中表達(dá)具有顯著正相關(guān)（P<0.05）。結(jié)論：H-ras基因可作為膀胱癌惡性程度的良性預(yù)示因素，而mTOR基因是膀胱癌惡性程度的不良預(yù)示指標(biāo)，并且是影響預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。兩者可能通過H-ras/mTOR信號(hào)通路聯(lián)系而發(fā)揮腫瘤生物學(xué)作用并有望成為膀胱癌靶向治療的理想位點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】 膀胱癌； Ras； mTOR

Analysis of Clinical Significance of H-ras，mTOR Gene Expression in Gastric Cancer Utilizing TCGA Datasets/WU Jian-yong，TANG Yong.//Medical Innovation of China，2017，14（11）：005-009

【Abstract】 Objective：To study the relationship between H-ras，mTOR gene and the prognosis of bladder cancer，and the possibility of the existence of H-ras/mTOR pathway.Method：The Gene expression profiles of H-ras and mTOR in bladder cancer and their clinical data were downloaded from the American Cancer Genome Atlas （TCGA），the relationship between H-ras，mTOR and clinical data，the correlation between the expression of H-ras and mTOR genes were analyzed.Result：（1）The expression of H-ras was negatively correlated with AJCC pTNM stage T1-T4（P=0.012），T2-T4（P=0.011），T1-2-T3-4（P=0.042） and pathological grading（P=0.020），but the invasion and metastasis prognosis werent associated with the level of H-ras（P>0.05）.（2）The expression of mTOR was positively correlated with AJCC pTNM stage T2-T3（P=0.042），and pathological grading（P=0.014）.The patients with low expression of mTOR had longer tumor free survival time than the high expression group（P<0.05）.But there was no significant correlation between mTOR and the muscle invasion and metastasis of bladder cancer（P>0.05）.（3）COX multivariate analysis showed that mTOR was an independent prognostic factor for bladder cancer.（4）The expressions of H-ras and mTOR gene in bladder cancer were significantly positively correlated（P<0.05）.Conclusion：H-ras gene can be used as a benign prognostic factor in the malignant degree of bladder cancer，and mTOR gene is an indicator of the malignant degree of bladder cancer.They may play a role in tumor biology through the H-ras/mTOR pathway.

【Key words】 Bladder cancer； Ras； mTOR

First-authors address：Guangxi Medical University，Nanning 530000，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2017.11.002

膀胱癌是泌尿系統(tǒng)常見的惡性腫瘤，有數(shù)據(jù)顯示，就世界范圍而言膀胱癌的發(fā)病率居惡性腫瘤第九位，在我國，膀胱癌的發(fā)病率已居泌尿系腫瘤之首，膀胱癌的治療目前主要以手術(shù)切除為主[1]。雖然術(shù)后輔以放化療，但術(shù)后的預(yù)后卻不容樂觀。即使是非肌層浸潤型5年內(nèi)的復(fù)發(fā)率也可高達(dá)50%[2]。為尋求控制膀胱癌復(fù)發(fā)及改善預(yù)后的方法，近年來針對(duì)膀胱癌的靶向治療已成為熱門研究話題。H-ras、mTOR基因目前在多種腫瘤中研究比較成熟，并且有相關(guān)靶向藥物已投入臨床使用，但在膀胱癌中的研究并不充分[3]。所以本研究從H-ras、mTOR基因水平著手，研究其與膀胱癌發(fā)展、預(yù)后的關(guān)系，希望能為膀胱癌的靶向精準(zhǔn)治療提供研究基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)材料收集 從“https：//cancergenome.nih.gov”進(jìn)入TCGA數(shù)據(jù)庫中，下載膀胱癌408例臨床資料數(shù)據(jù)及病例對(duì)應(yīng)的H-ras、mTOR的mRNA表達(dá)RNASEqV2數(shù)據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)集篩選與臨床參數(shù)資料相關(guān)研究 按ID號(hào)將臨床資料與H-ras、mTOR的mRNA表達(dá)值合成同一EXCEL表格，剔除按AJCC第2、4、5版統(tǒng)計(jì)pTNM分期的數(shù)據(jù)。按H-ras、mTOR表達(dá)從低到高排列數(shù)據(jù)，以中位數(shù)為截點(diǎn)，分成高表達(dá)組和低表達(dá)組，各193例，分析H-ras和mTOR的表達(dá)與臨床各指標(biāo)間的關(guān)系，以及這兩個(gè)基因表達(dá)間的相關(guān)性。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 使用SPSS 17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料用（x±s）表示，比較采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以率（%）表示，比較采用 x2檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?；虮磉_(dá)與pTNM病理分期、病理分級(jí)、臨床分期、肌層浸潤、轉(zhuǎn)移的相關(guān)分析使用Fisher確切概率法、Pearson相關(guān)分析、Spearman相關(guān)分析、生存分析使用Kaplan-Meier生存曲線法，將生存分析有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的指標(biāo)納入COX模型行多因素回歸分析。H-ras和mTOR的基因表達(dá)相關(guān)性分析使用Pearson相關(guān)分析、Spearman相關(guān)分析。

2 結(jié)果

2.1 H-ras表達(dá)與臨床病理資料相關(guān)性 AJCC pTNM分期中T1～T4期、T2～T4期、T1～2～T3～4期與H-ras表達(dá)在 x2檢驗(yàn)、Pearson相關(guān)分析、Spearman相關(guān)分析中（P=0.012、P=0.011、P=0.042）呈負(fù)相關(guān)（P<0.05），其他pTNM分期、臨床分期、病理分級(jí)、肌層浸潤、轉(zhuǎn)移、年齡、性別與H-ras表達(dá)無相關(guān)性（P>0.05），t檢驗(yàn)分析得出，AJCC pTNM病理各分期中T2期H-ras表達(dá)（1757.21±1165.48）高于T3期（1447.37±869.59），病理分級(jí)中低級(jí)別H-ras表達(dá)（2032.12±1507.80）高于高級(jí)別（1497.22±981.84），差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），其他pTNM分期、臨床分期、病理分級(jí)、肌層浸潤組、轉(zhuǎn)移與H-ras的表達(dá)比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見表1。

2.2 H-ras表達(dá)與膀胱癌患者預(yù)后的相關(guān)性 Kaplan-Meier檢驗(yàn)法分析H-ras表達(dá)與膀胱癌患者總生存期、無瘤生存期無顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），H-ras的表達(dá)可能與膀胱癌的預(yù)后無關(guān)。

2.3 mTOR表達(dá)與臨床病理資料相關(guān)性 AJCC pTNM分期中T2～T3期、T1～2～T3～4期、病理分級(jí)與mTOR表達(dá) x2檢驗(yàn)、Pearson相關(guān)分析、Spearman相關(guān)分析提示存在顯著正相關(guān)（P<0.05）。其他pTNM分期、臨床分期、肌層浸潤、轉(zhuǎn)移、年齡、性別與mTOR表達(dá)也無顯著相關(guān)性（P>0.05），t檢驗(yàn)分析得出，AJCC pTNM分期中T3期mTOR表達(dá)（1652.95±351.88）高于T2期（1326.92±461.84），病理分級(jí)中低級(jí)別組（1122.50±354.66）mTOR表達(dá)低于高級(jí)別組（1451.74.22±508.75），比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。其他pTNM分期、臨床分期、肌層浸潤組、轉(zhuǎn)移與mTOR基因的表達(dá)比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見表1。

2.4 mTOR表達(dá)與膀胱癌患者預(yù)后的相關(guān)性 使用Kaplan-Meier檢驗(yàn)法分析mTOR的表達(dá)與膀胱癌患者總生存期、無瘤生存期的關(guān)系，Log Rank（Mantel-Cox）、Breslow（Generalized WilCoxon）、Tarone-Ware檢驗(yàn)均提示mTOR的表達(dá)與與無瘤生存期負(fù)相關(guān)（P=0.001、0.009、0.004），mTOR低表達(dá)組的3、5年無瘤生存率（57.60%、50.30%）均明顯高于高表達(dá)組（38.30%、27.50%），差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。但mTOR的表達(dá)與總生存期無相關(guān)性（P>0.05），見圖1。

2.5 mTOR與膀胱癌預(yù)后的COX多因素分析 單因素Kaplan-Meier生存曲線法Log Rank （Mantel-Cox）檢驗(yàn)顯示年齡、pTNM病理分期、臨床分期、轉(zhuǎn)移、mTOR表達(dá)能顯著影響膀胱癌的預(yù)后（無瘤生存時(shí)間）（P=0.012、0.000、0.000、0.000<0.05），性別、浸潤、病理分級(jí)與膀胱癌預(yù)后均無相關(guān)性（P>0.05）。將多因素分析中對(duì)預(yù)后有影響的指標(biāo)納入多因素COX分析，結(jié)果提示轉(zhuǎn)移、mTOR是影響膀胱癌預(yù)后的獨(dú)立不良因素（P=0.020、0.000<0.05）。

2.6 H-ras與mTOR表達(dá)相關(guān)性分析 Pearson、Spearman分析均提示H-ras與mTOR的表達(dá)存在顯著正相關(guān)（r=0.974、1.000，P=0.000<0.05）。

3 討論

Ras基因家族的主要成員包括H-ras、K-ras及N-ras，是人類腫瘤中最常見的被激活基因，約30%的人類腫瘤發(fā)生了Ras基因的激活[4]。但在不同腫瘤中Ras突變的類型不完全一致，如肺癌中以K-ras突變?yōu)橹鳎诎螂装┲袆t以H-ras為主[5-6]。目前對(duì)H-ras基因與膀胱癌發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系觀點(diǎn)并不一致。如早期的Theodorescu等[7]研究發(fā)現(xiàn)H-ras的突變可以使膀胱癌細(xì)胞更傾向浸潤型變化，表示H-ras的突變與膀胱癌的發(fā)生、發(fā)展、浸潤等相關(guān)。Corteggio等[8]也認(rèn)為H-ras的突變與病理分級(jí)、腫瘤浸潤程度有關(guān)。但文獻(xiàn)[9-10]認(rèn)為H-ras的突變與病理分級(jí)、分期無關(guān)或存在爭議。本研究結(jié)果提示H-ras基因的表達(dá)與膀胱癌病理分期、分級(jí)存在相關(guān)，表達(dá)增高則有利于患者的病理分期，這與Corteggio等[8]的研究結(jié)論截然相反。既往研究認(rèn)為H-ras基因是參與多種腫瘤發(fā)生、發(fā)展的癌基因，但本研究結(jié)果顯示該基因?qū)Π螂装┯幸欢ǖ囊种谱饔?。在T0～T1期中H-ras的表達(dá)值雖然與其他期間比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），但相對(duì)于其他分期其表達(dá)有所降低。所以筆者認(rèn)為H-ras基因?qū)Π螂装┛赡芫哂须p向的作用，該基因被激活后對(duì)膀胱腫瘤具有促進(jìn)作用，但當(dāng)過度表達(dá)超過某范圍時(shí)，H-ras則表現(xiàn)出一定的抑制腫瘤作用，以至于本研究結(jié)論與既往某些研究結(jié)論不完全一致。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)H-ras基因的表達(dá)和膀胱癌的浸潤、轉(zhuǎn)移無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)的關(guān)聯(lián)，這和Theodorescu等[7]的研究結(jié)果也有所不同。分析顯示H-ras的表達(dá)與膀胱癌預(yù)后沒有明顯相關(guān)性，這補(bǔ)充了Corteggio等[8]既往研究的不足。

mTOR是雷帕霉素靶蛋白（target of rapamycin，TOR）家族的主要成員之一，也是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，并只在哺乳動(dòng)物中表達(dá)[11]。在人體中mTOR基因位于人體1號(hào)染色體短臂36.2位點(diǎn)上，由2549個(gè)氨基酸構(gòu)成?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)細(xì)胞的周期、代謝等途徑調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化等生物學(xué)過程，是細(xì)胞生長過程中的重要調(diào)控因子[12]。

mTOR基因與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。既往研究認(rèn)為在胃癌、膽管癌、肝癌中mTOR異常激活，并與腫瘤的浸潤、分級(jí)正相關(guān)而不利于其預(yù)后[13-15]。

近年來諸多學(xué)者的研究提示mTOR的表達(dá)與膀胱癌的發(fā)生、病理分級(jí)、分期、轉(zhuǎn)移正相關(guān)，與預(yù)后負(fù)相關(guān)，并使用mTOR抑制劑Rapamycin在動(dòng)物模型中成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)膀胱癌的抑制[16-18]。本研究中AJCC病理分期中T2～T3期、T1～2～T3～4期以及病理分級(jí)都與mTOR的表達(dá)負(fù)向相關(guān)。mTOR低表達(dá)患者的無瘤生存期及5年無瘤生存率卻明顯比mTOR高表達(dá)組樂觀。這些結(jié)果總體上和既往的諸多研究一致。

mTOR最經(jīng)典的上游信號(hào)通路是PI3K/AKT/mTOR，mTOR是該通路中研究最為完善的因子[19]。通過Akt磷酸化mTOR蛋白上的Ser2448位點(diǎn)，提高其mRNA翻譯效率來調(diào)控細(xì)胞周期、血管形成、抑制細(xì)胞調(diào)亡，促進(jìn)腫瘤浸潤、遷移及轉(zhuǎn)移等過程[20]。而PI3K/AKT/mTOR通路又是Ras的重要下游通路。本研究分析發(fā)現(xiàn)H-ras的表達(dá)與mTOR的表達(dá)在膀胱癌中存在非常顯著的正相關(guān)，提示H-ras/mTOR通路在膀胱癌中可能被激活，至于這兩者是通過Ras/PI3K/AKT/mTOR間接聯(lián)系還是直接發(fā)生作用則需進(jìn)一步的研究。

綜上所述，H-ras基因?qū)Π螂装┌l(fā)展、預(yù)后具有雙向作用，可作為惡性程度的良性預(yù)示因素，mTOR基因是膀胱癌惡性程度不良預(yù)示指標(biāo)，并且是獨(dú)立的不良預(yù)后因素。H-ras/mTOR通路與膀胱癌的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后有密切的關(guān)系，進(jìn)一步的研究或有利于從靶向用藥的角度預(yù)防、治療膀胱癌及改善其預(yù)后。

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