乳腺癌中GFRA1表達(dá)臨床意義的生物信息學(xué)分析

乳腺癌是女性腫瘤中最具侵襲性的惡性腫瘤，為女性腫瘤相關(guān)死亡的主要病因。2008年，中國約17萬例女性患者被診斷為乳腺癌，占全世界的12.2%，預(yù)計(jì)到2021年，中國乳腺癌患者將高達(dá)250萬例，女性發(fā)病率將從不到60例/10萬增加到超過100例/10萬［1］。2012年，我國約有52.2萬例女性死于乳腺癌，其死亡人數(shù)約占全球癌癥相關(guān)死亡人數(shù)的15%［2］。目前，乳腺癌是中國女性發(fā)病率最高的癌癥，位居癌癥死亡率第六。雖然乳腺癌的診療已取得較大進(jìn)展，但乳腺癌的死亡率仍居高不下。因此，探討可以作為乳腺癌診斷、治療的靶點(diǎn)基因和蛋白具有重大臨床價(jià)值。膠質(zhì)細(xì)胞系源性神經(jīng)營養(yǎng)因子受體 1（glial cell line derived neurotrophic factor α1，GFRA1）可以在乳腺癌導(dǎo)管和腺泡細(xì)胞質(zhì)中檢測到，與乳腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、TNM分期和HER?2表達(dá)相關(guān)，與乳腺癌預(yù)后呈負(fù)相關(guān)［3］。通過GDNF體外刺激，GFRA1可顯著促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的增殖、存活和分散，可能是與炎性細(xì)胞因子TNF?α和IL?1β協(xié)同上調(diào)GDNF，活化GFRA1通路，促進(jìn)乳腺癌的侵襲與轉(zhuǎn)移有關(guān)［4］。目前缺少全面分析乳腺癌中GFRA1表達(dá)臨床價(jià)值的研究，因此本研究旨在通過生物信息學(xué)分析GFRA1在乳腺癌組織中表達(dá)情況，及其預(yù)測乳腺癌治療、預(yù)后的價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源和方法

基于Oncomine數(shù)據(jù)庫（https：//www.oncomine.org/）分析GFRA1在乳腺癌組織中表達(dá)情況。以“GFRA1 and breast”在 GEO 數(shù)據(jù)庫（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/geoprofiles）進(jìn)行檢索。納入GFRA1在乳腺癌組織、化療及內(nèi)分泌治療耐藥細(xì)胞株、敏感細(xì)胞株中表達(dá)水平的表達(dá)數(shù)據(jù)，以及GFRA1預(yù)測新輔助化療中病理完全緩解（pathologic complete response，pCR）率的數(shù)據(jù)。

基于 TCGA（The Cancer Genome Atlas）數(shù)據(jù)庫（https：//cancergenome.nih.gov/）分析GFRA1在乳腺癌患者癌組織與健康人正常乳腺組織間、不同臨床TNM分期、不同分子分型乳腺癌患者癌組織中的差異，分析GFRA1表達(dá)水平與ER、PR、HER?2、Ki?67表達(dá)水平的關(guān)系。

基于Kmplot數(shù)據(jù)庫（http：//kmplot.com/analysis/）分析GFRA1表達(dá)水平與乳腺癌總生存（overall survival，OS）率和無復(fù)發(fā)生存（recurrence free survival，RFS）率的關(guān)系，數(shù)據(jù)以危險(xiǎn)比（hazards ratio，HR）和95%可信區(qū)間（95%confidence interval，95%CI）表示。

1.2 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，采用t檢驗(yàn)進(jìn)行比較。統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)均采用雙側(cè)檢驗(yàn)，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 乳腺癌組織中GFRA1表達(dá)情況

基于Oncomine數(shù)據(jù)庫，對(duì)6個(gè)研究［5?10］中乳腺癌患者癌組織中GFRA1表達(dá)水平進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，不同病理類型乳腺癌（浸潤性小葉癌、浸潤性導(dǎo)管癌、導(dǎo)管原位癌）患者癌組織中均表達(dá)GFRA1，且顯著高于健康人正常乳腺組織中GFRA1表達(dá)水平（P＜0.05，表1）。

表1 不同病理類型乳腺癌組織與健康人乳腺正常組織中GFRA1表達(dá)差異

基于TCGA數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，乳腺癌患者癌組織中GFRA1表達(dá)水平明顯高于健康人正常乳腺組織（P＜0.05）。TNM臨床分期中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期乳腺癌患者癌組織中GFRA1表達(dá)水平顯著高于健康人正常乳腺組織（P＜0.05），Ⅳ期乳腺癌患者癌組織中GFRA1表達(dá)水平與健康人正常乳腺組織中的表達(dá)水平差異無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。Luminal型乳腺癌患者癌組織中GFRA1表達(dá)水平顯著高于健康人正常乳腺組織（P＜0.05），HER?2過表達(dá)型、三陰性乳腺癌患者癌組織中GFRA1表達(dá)水平明顯低于健康人正常乳腺組織（P＜0.05，圖1）。

基于GEO數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ER陽性、PR陽性乳腺癌患者癌組織中GFRA1表達(dá)水平明顯高于對(duì)應(yīng)受體陰性者（P＜0.05），但HER?2陽性乳腺癌患者癌組織中的GFRA1表達(dá)水平顯著低于HER?2陰性者（P＜0.05），GFRA1表達(dá)水平與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移無相關(guān)性（P＞0.05，表2）。

基于TCGA數(shù)據(jù)庫分析結(jié)果顯示，GFRA1表達(dá)水平與ER（r=0.66，P＜0.05）、PR（r=0.22，P＜0.05）表達(dá)水平呈正相關(guān)，與HER?2（r=?0.09，P＜0.05）、Ki?67（r=?0.12，P＜0.05）表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)。

2.2 GFRA1表達(dá)水平與pCR的關(guān)系

基于GEO數(shù)據(jù)庫，對(duì)達(dá)到與未達(dá)到pCR的乳腺癌患者組織中GFRA1表達(dá)水平比較發(fā)現(xiàn)，大部分研究中兩者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），但GFRA1低表達(dá)的乳腺癌患者更易達(dá)到pCR。這說明GFRA1低表達(dá)乳腺癌患者可能對(duì)化療高敏感（表3）。

2.3 GFRA1表達(dá)水平與化療、內(nèi)分泌治療、靶向治療耐藥的關(guān)系

基于GEO數(shù)據(jù)庫，對(duì)GFRA1表達(dá)水平與化療、內(nèi)分泌治療、靶向治療耐藥關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，多西他賽耐藥細(xì)胞株與敏感細(xì)胞株中GFRA1表達(dá)水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），在拉帕替尼耐藥細(xì)胞株與敏感細(xì)胞株中表達(dá)水平差異亦無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），但在他莫昔芬耐藥細(xì)胞株和敏感細(xì)胞株中表達(dá)水平差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），他莫昔芬耐藥細(xì)胞株中GFRA1表達(dá)水平顯著低于敏感細(xì)胞株（P＜0.05）。多柔比星耐藥細(xì)胞株中GFRA1表達(dá)水平（3.91±0.06）顯著低于正常細(xì)胞株（9.47±0.23），兩者表達(dá)水平比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.01，表4）。

2.4 GFRA1表達(dá)水平與乳腺癌的預(yù)后關(guān)系

分析Kmplot數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)，1 402例乳腺癌患者有OS數(shù)據(jù)，626例患者有GFRA1表達(dá)水平數(shù)據(jù)，GFRA1基因片段205696_s_at（HR為0.69，95%CI為0.55～0.85）、227550_at（HR為0.58，95%CI為0.42～0.79）、230163_at（HR為0.53，95%CI為0.38～0.72）高表達(dá)水平的患者具有較高的OS（P＜0.05）。3 955例乳腺癌患者有RFS數(shù)據(jù)，1 764例乳腺癌患者有GFRA1表達(dá)水平數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，GFRA1基因片段205696_s_at（HR為0.71，95%CI為0.63～0.79）、227550_at（HR為0.56，95%CI為0.48～0.65）、230163_at（HR為0.56，95%CI為 0.48～0.66）高表達(dá)水平的患者具有較高的RFS（P＜0.05，圖2）。

圖1 基于TCGA數(shù)據(jù)庫分析乳腺癌組織中GFRA1的表達(dá)

表2 不同受體與有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移乳腺癌患者癌組織中的GFRA1表達(dá)水平比較

表3 GFRA1表達(dá)水平與pCR的關(guān)系

表4 GFRA1表達(dá)水平與化療、內(nèi)分泌治療、靶向治療耐藥的關(guān)系

表4 GFRA1表達(dá)水平與化療、內(nèi)分泌治療、靶向治療耐藥的關(guān)系（續(xù)表4）

圖2 GFRA1基因片段與乳腺癌預(yù)后的關(guān)系

3 討論

本研究結(jié)果顯示，GFRA1在乳腺浸潤性導(dǎo)管癌、浸潤性小葉癌、導(dǎo)管原位癌患者癌組織中高表達(dá)。GFRA1表達(dá)水平與ER、PR表達(dá)水平呈正相關(guān)，與HER?2、Ki?67表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)。Bhakta等［11］分析了113例乳腺癌組織發(fā)現(xiàn)，70%Luminal A型表達(dá)GFRA1，13%三陰性乳腺癌表達(dá)GFRA1，3.5%HER?2過表達(dá)型表達(dá)GFRA1。Wu等［3］分析了159例乳腺癌患者和26例良性乳腺疾病患者，結(jié)果顯示GFRA1表達(dá)水平在乳腺癌組織中顯著升高，與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、高臨床分期、HER?2陽性狀態(tài)相關(guān)。Esseghir等［4］發(fā)現(xiàn)乳腺癌組織中GFRA1高表達(dá)，在細(xì)胞膜上表達(dá)，GFRA1 mRNA與淋巴管浸潤、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、ER、PR表達(dá)水平呈正相關(guān)，與EGFR、p53、MIB1表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)。

乳腺癌術(shù)后的治療措施有化療、內(nèi)分泌治療、放療和靶向治療，但這些治療措施并不能避免復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，只在一定程度上延緩疾病的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移?；熓侨橄侔┲饕委煷胧┲?，GFRA1表達(dá)水平是否可以預(yù)測化療療效也是本研究的目的之一。Evans等［12］研究顯示，GFRA1自身抗體可作為評(píng)估乳腺癌治療效果的指標(biāo)之一?；谛螺o助化療數(shù)據(jù)，GFRA1低表達(dá)乳腺癌患者易達(dá)到pCR，但是大部分研究差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示GFRA1表達(dá)水平預(yù)測pCR的價(jià)值存在爭議。在多柔比星乳腺癌耐藥細(xì)胞株中，GFRA1表達(dá)水平顯著下調(diào)，說明GFRA1可能參與多柔比星的化療耐藥。

內(nèi)分泌治療是ER陽性乳腺癌患者的常用方案，主要包括卵巢功能抑制、抗雌激素藥物（他莫昔芬、托瑞米芬）、孕激素、雄激素、芳香化酶抑制劑（aroma?tase inhibitors，AI）。本研究顯示，他莫昔芬乳腺癌耐藥細(xì)胞株中GFRA1低表達(dá)，說明GFRA1可能參與內(nèi)分泌治療耐藥。AI耐藥的細(xì)胞模型中GDNF信號(hào)顯著增強(qiáng)，這可能是GDNF?RET信號(hào)通路的激活能促進(jìn)AI耐藥細(xì)胞的存活，并誘發(fā)AI敏感細(xì)胞的內(nèi)分泌治療抵抗［13］。因此，GFRA1可能參與乳腺癌內(nèi)分泌治療耐藥。

GFRA1抗體與乳腺癌發(fā)生呈負(fù)相關(guān)，可作為乳腺癌篩選的標(biāo)志物之一［14］。Bhakta等［11］研制出裂解纈氨酸瓜氨酸偶聯(lián)的GFRA1抗體，可內(nèi)化到溶酶體，發(fā)揮靶向殺傷腫瘤細(xì)胞的作用。70%Lumina A型乳腺癌表達(dá)GFRA1，裂解纈氨酸瓜氨酸偶聯(lián)的GFRA1抗體是新型的靶向藥物，可以靶向殺傷Luminal A型乳腺癌細(xì)胞，改善其預(yù)后。Wu等［3］分析了159例乳腺癌和26例良性乳腺疾病患者，結(jié)果顯示GFRA1與乳腺癌預(yù)后呈負(fù)相關(guān)，GFRA1表達(dá)水平與ER、HER?2陽性乳腺癌患者的OS和RFS無關(guān)，與ER、HER?2陰性乳腺癌患者的OS和RFS呈負(fù)相關(guān)。本研究顯示，GFRA1高表達(dá)患者的OS和RFS高于低表達(dá)患者。GFRA1表達(dá)水平與乳腺癌患者預(yù)后顯著相關(guān)，可以作為預(yù)測乳腺癌預(yù)后的標(biāo)志物之一。

本研究對(duì)GFRA1在乳腺癌診斷、治療和預(yù)后判斷中的價(jià)值進(jìn)行全面系統(tǒng)評(píng)估，基于生物信息學(xué)和大數(shù)據(jù)全面詳細(xì)分析GFRA1在乳腺癌中的臨床價(jià)值。本研究仍存在以下局限性：1）本研究納入的人群為乳腺癌患者，來自于不同的國家地區(qū)，存在一定的異質(zhì)性。2）本研究僅分析GFRA1相關(guān)臨床研究結(jié)果，未對(duì)結(jié)果進(jìn)行合并，因此未進(jìn)行批次校正，在一定程度上可能影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。3）基因芯片可能存在多個(gè)不同的基因片段，不同的基因片段的結(jié)果可能不一樣。

綜上所述，GFRA1在乳腺癌組織中高表達(dá)，在不同類型乳腺癌中表達(dá)存在差異。GFRA1低表達(dá)的乳腺癌患者對(duì)他莫昔芬和多柔比星可能耐藥，且預(yù)后較差。GFRA1表達(dá)水平可以作為乳腺癌篩選、預(yù)后預(yù)測的標(biāo)志物之一。