基于多組學高通量數(shù)據(jù)分析乳腺癌中8號染色體開放閱讀框33的表達和預后

張虎 杜欣娜 凌存寶 陳根林 孫海燕 劉爽 莊瑩

(1江蘇醫(yī)藥職業(yè)學院基礎醫(yī)學部，江蘇 鹽城 224005；2佳木斯大學基礎醫(yī)學院；3江蘇醫(yī)藥職業(yè)學院護理學院)

乳腺癌是全世界女性最常見的惡性腫瘤，近年來我國乳腺癌發(fā)病率呈明顯上升趨勢〔1〕。據(jù)統(tǒng)計，中國年乳腺癌發(fā)病數(shù)占世界總新發(fā)病數(shù)的12.2%，而每年因乳腺癌死亡的病例數(shù)占世界乳腺癌年死亡數(shù)的9.6%，且發(fā)病率和新發(fā)現(xiàn)病例數(shù)仍在增加〔2〕。乳腺癌發(fā)病機制仍未完全明確，篩選新的預后標志物意義重大。8號染色體開放閱讀窗(C8orf)33是一種蛋白質(zhì)編碼基因，位于人類8號染色體上，在肝臟、腎上腺、卵巢等人體組織均有表達〔3～5〕。C8orf33在乳腺癌發(fā)生與發(fā)展中的研究未見報道。本文利用多組學高通量數(shù)據(jù)分析C8orf33在乳腺癌中的表達及臨床意義。

1 材料和方法

1.1數(shù)據(jù)來源 通過癌癥基因組學分析網(wǎng)站cBioPortal〔6,7〕(http://www.cbioportal.org/)、癌癥芯片數(shù)據(jù)庫Oncomine〔8〕(https://www.oncomine.org/resource/main.html)、癌癥多組學分析數(shù)據(jù)平臺LinkedOmics〔9〕(http://www.linkedomics.org/admin.php)分析乳腺癌組織中C8orf33基因表達的變化及臨床相關(guān)性。

1.2數(shù)據(jù)分析方法 (1)登錄cBioPortal首頁，選擇實時更新的癌癥基因組圖譜(TCGA)浸潤性乳腺癌患者數(shù)據(jù)集，分析C8orf33基因突變、拷貝數(shù)變化、mRNA水平變化及C8orf33高表達與患者預后的關(guān)系。分析C8orf33 mRNA水平發(fā)生變化時，選擇RNA測序結(jié)果，分析結(jié)果并下載。(2)登錄Oncomine首頁，搜索框內(nèi)輸入“C8orf33”，差異表達中選擇“癌癥vs正常組織”，癌癥類型選擇“乳腺癌”，閾值設置為“0.05”，數(shù)據(jù)集選擇“Ductal Breast Carcinoma (47)”其他均為默認值。下載數(shù)據(jù)，GraphPad軟件作圖。(3)登錄LinkedOmics首頁，癌癥組選擇“TCGA_BRCA”，檢索數(shù)據(jù)集選擇“HiSeq RNA”，輸入目標基因“C8orf33”，目標數(shù)據(jù)集選擇“Clinical”，統(tǒng)計方法選擇“Non-parametric T test”，提交并在分析結(jié)果中選擇“P<0.05”的臨床相關(guān)指標并進行分析。

2 結(jié) 果

2.1乳腺癌中C8orf33基因的變化及與預后關(guān)系 38%乳腺癌患者中C8orf33基因發(fā)生改變，改變類型包括基因擴增(14.0%)、缺失(0.2%)、錯義突變(0.1%)、mRNA下調(diào)(1.3%)及mRNA上調(diào)(34%)；34%患者C8orf33 mRNA水平上調(diào)(閾值EXP≥2)，且C8orf33 高表達不利于乳腺癌預后(P<0.05)(圖1)；乳腺癌組織中C8orf33 mRNA水平較正常乳腺組織顯著上調(diào)(2.24±1.14 vs 0.95±0.41，P<0.01)。

1:未發(fā)生C8orf33 mRNA上調(diào)的病例；2：發(fā)生C8orf33mRNA上調(diào)的病例圖1 乳腺癌患者中C8orf33基因變化與預后的關(guān)系

2.2乳腺癌患者C8orf33基因表達變化與臨床指標相關(guān)性 乳腺癌患者C8orf33基因表達受到腫瘤純度影響(r=0.174,P<0.001)。見圖2。乳腺癌不同PAM50分子亞型、組織學分型、種族中C8orf33的表達差異顯著(P<0.01,P<0.001)。見表1。

圖2 乳腺癌患者C8orf33表達與腫瘤純度相關(guān)

表1 乳腺癌分子亞型、組織學分型和種族對C8orf33表達的影響

2.3C8orf33基因甲基化、mRNA拷貝數(shù)變化影響其表達 C8orf33拷貝數(shù)變化與其mRNA水平正相關(guān)(r=0.800，P<0.001)；C8orf33基因甲基化水平與其表達負相關(guān)(r=-0.109,P<0.01)。見圖3。

A：乳腺癌患者C8orf33基因拷貝數(shù)畸變與mRNA表達水平的關(guān)系；B：乳腺癌患者C8orf33基因甲基化與mRNA表達水平的關(guān)系圖3 乳腺癌患者C8orf33基因甲基化和拷貝數(shù)變化對mRNA表達水平的影響

3 討 論

乳腺癌作為中國女性患病率最高的惡性腫瘤之一，近年來被確診的患者數(shù)一直在增加〔10〕。伴隨乳腺癌診斷和治療水平不斷提高，患者的生存時間和生活質(zhì)量得到了改善〔11〕，但是其發(fā)病機制仍未完全得以揭示，預后標志物也難以滿足臨床需要〔12〕。本文首次發(fā)現(xiàn)C8orf33在乳腺癌組織中高表達，提示該分子參與乳腺癌發(fā)生與進展。

據(jù)報道，肝細胞肝癌中C8orf33基因表達異?！?3〕。Shao等〔14〕報道肝細胞肝癌患者中C8orf33表達下調(diào)，可以區(qū)分G3和G1期肝細胞肝癌，且C8orf33的表達與患者生存相關(guān)，可以作為區(qū)分肝細胞肝癌分化與否的候選分子標志物之一。蛋白亞細胞定位數(shù)據(jù)庫COMPARTMENTS預測顯示C8orf33編碼蛋白主要定位于細胞核，其次定位于細胞質(zhì)和細胞外，推測C8orf33可能參與核酸結(jié)合、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后加工修飾等生物學過程。本文還發(fā)現(xiàn)C8orf33高表達不利于乳腺癌患者預后，可能在于高水平C8orf33蛋白通過調(diào)節(jié)癌基因和抑癌基因的表達，影響乳腺癌細胞周期或分化，從而參與乳腺癌的發(fā)生和進展。C8orf33高表達在乳腺癌中的功能和機制需要通過細胞學功能實驗和分子實驗深入研究。

分析C8orf33表達與臨床指標相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)不同PAM50分子分型和組織學類型的乳腺癌中C8orf33表達差異顯著，體現(xiàn)了乳腺癌的異質(zhì)性，提示C8orf33可能參與不同亞型乳腺癌的發(fā)生和進展。腫瘤純度對C8orf33表達的影響說明不同細胞中C8orf33的表達豐度不同。不同種族對C8orf33表達的影響說明其表達具有種族特異性。

基因拷貝數(shù)增加通常會通過增加基因劑量和活性引起基因表達上升〔15,16〕，本文發(fā)現(xiàn)C8orf33表達水平與其基因拷貝變化正相關(guān)，說明基因拷貝數(shù)增加是C8orf33高表達誘因之一；異常的啟動子DNA過度甲基化通常是導致基因沉默的調(diào)節(jié)因素之一，有研究報道DNA甲基化影響乳腺癌的基因表達譜，從而影響乳腺癌的分型，同時也被作為某些癌癥治療的靶點〔17〕。本研究中，C8orf33基因甲基化水平與其表達水平呈負相關(guān)，說明基因低甲基化促進了C8orf33表達。本文運用多組學高通量數(shù)據(jù)庫分析乳腺癌患者樣本，基于數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)大，隨訪時間長，組學數(shù)據(jù)完備，C8orf33高表達不利于乳腺癌患者預后這一結(jié)果的可信度高，可作為乳腺癌預后的一個候選標志物。但也存在一些不足，如分析結(jié)果受到樣本來源的限制。后續(xù)研究中，課題組會在臨床乳腺癌患者樣本中驗證C8orf33的表達差異，并進一步研究C8orf33高表達的細胞學功能和分子機制。