HOXB7基因在胃癌中的表達及預后價值

方紅艷,王 群,張江洲,黃 慧

方紅艷,王群,張江洲,黃慧,武漢市第五醫(yī)院腫瘤科 湖北省武漢市 430050

核心提要：本文利用國外公共數(shù)據(jù)庫分析了HOXB7在胃癌(gastric cancer,GC)中的表達及臨床意義,提示HOXB7在GC中可能是一種可靠的生物標志物.同時,本文所使用的研究方法,也為其它疾病中生物標志物的挖掘提供了借鑒.

0 引言

胃癌(gastric cancer,GC)是全球常見的惡性腫瘤,并且預后較差.根據(jù)國際癌癥研究機構(gòu)的統(tǒng)計數(shù)據(jù),2012年全球GC新發(fā)病例約95.1萬例,因GC死亡病例約72.3萬例,分別位于惡性腫瘤發(fā)病率第5位、死亡率第3位[1],據(jù)我國國家癌癥中心統(tǒng)計,2015年約有66.7萬GC新發(fā)病例,是我國癌癥患者死亡的主要原因[2],嚴重危害人類的健康.

同源異形盒基因HOXB7定位于17q21.3人類染色體,屬于同源異形盒HOX家族B簇,其編碼的同源蛋白可作為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子,在正常情況下參與相關(guān)細胞分裂周期的DNA修復,與細胞或器官的正常發(fā)育和分化相關(guān).而其在異常情況下,如過度表達則可促使上皮細胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化[3],HOXB7因此被認為是一種原癌基因.目前,已有研究表明在結(jié)直腸癌[4]、胰腺癌[5]、骨肉瘤[6]中,HOXB7表達異常增高,并與惡性腫瘤進展及預后不良相關(guān).盡管既往研究表明HOXB7在多種腫瘤組織中表達增高,但是在GC組織中鮮有系統(tǒng)研究.

目前生物信息學正飛速發(fā)展,腫瘤研究處于信息大爆炸時代.各種高通量技術(shù)產(chǎn)生了大量的細胞系和組織生物學表達譜數(shù)據(jù)及高通量測序數(shù)據(jù),存儲在各大數(shù)據(jù)庫中.Oncomine數(shù)據(jù)庫(http：//www.oncomine.org)是由美國密歇根大學創(chuàng)建的用于分析基因表達、基因共表達、突變、耐藥、預后等的重要的腫瘤數(shù)據(jù)庫,目前共包含715個數(shù)據(jù)集,86733個樣本[7].Kaplan-Meier Plotter數(shù)據(jù)庫(KM Plotter,http：//kmplot.com/analysis/)中包含10461個腫瘤樣本,可以評估54675個基因?qū)ι娴挠绊慬8].利用數(shù)據(jù)挖掘可分析靶基因在腫瘤組織及其相應正常組織中的表達差異,同時也可獲得靶基因表達與患者的總生存時間等臨床資料的關(guān)系,供學者挖掘潛在的腫瘤標志物[9-12].

本研究利用國外公共基因芯片數(shù)據(jù)庫分析HOXB7在GC中的表達和預后價值,為后續(xù)HOXB7作為GC診治標志物提供依據(jù).

1 材料和方法

1.1 材料 利用Oncomine數(shù)據(jù)庫分析GC及正常胃黏膜組織HOXB7基因表達情況.共3個數(shù)據(jù)集(GSE19826、GSE13861和GSE13911)納入此次研究.利用KM Plotter數(shù)據(jù)庫的GC數(shù)據(jù)集進行生存分析.共5個數(shù)據(jù)集(GSE14210,GSE15459,GSE22377,GSE29272,GSE51105)納入此次研究中.

1.2 方法 利用Oncomine數(shù)據(jù)庫分析GC及正常胃黏膜組織HOXB7基因表達情況.共3個數(shù)據(jù)集(GSE19826、GSE13861和GSE13911)納入此次研究.基因表達差異倍數(shù)大于2且P值小于0.05視為差異具有統(tǒng)計學意義.

利用KM Plotter數(shù)據(jù)庫的GC數(shù)據(jù)集進行生存分析.根據(jù)HOXB7表達量的中位值,GC病人被分為高表達組和低表達組,通過計算logrankP值和HR及95%區(qū)間來估算總體生存期,以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義.在這項研究中,由于GSE62254數(shù)據(jù)集和其他數(shù)據(jù)集有明顯不同的特征,因此被排除.

統(tǒng)計學處理正常組織與GC病例組之間HOXB7表達的差異采用t檢驗.HOXB7表達與GC預后的關(guān)系采用Kaplan-Meier模型分析,采用log-rank檢驗法.以雙側(cè)P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義.

2 結(jié)果

2.1 HOXB7基因在不同GC研究芯片中的差異表達 利用Oncomine數(shù)據(jù)庫分析HOXB7的表達,發(fā)現(xiàn)HOXB7基因在GC組織中的表達顯著高于正常胃黏膜組織(P=9.08E-06,FC=4.894)(圖1A).

對不同類型GC中HOXB7的表達進行分析,發(fā)現(xiàn)HOXB7在彌漫型GC(P=5.69E-05,FC=2.293)和腸型GC(P=9.31E-07,FC=2.801)中的表達均顯著高于正常胃黏膜組織(圖1B和C).

2.2 HOXB7基因與GC患者預后的相關(guān)性 KM Plotter數(shù)據(jù)結(jié)果顯示：HOXB7基因的高表達與GC患者總生存呈負相關(guān),HOXB7表達越高,GC患者總體生存期越短(HR= 1.38,95%CI：1.14-1.68,P=0.00087),見圖2A.

進一步分析發(fā)現(xiàn),HOXB7高表達在彌漫型GC患者(HR=2.03,95%CI：1.21-3.39,P=0.0059)和腸型GC患者(HR=1.56,95%CI：1.05-2.32,P=0.027)中均有預后價值(圖2B和C).

3 討論

HOXB7基因編碼的同源蛋白作為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子,不僅與細胞或器官的正常發(fā)育和分化相關(guān),還在腫瘤細胞或組織中高表達,并對腫瘤的發(fā)生發(fā)展起著關(guān)鍵作用.目前,已有研究表明在結(jié)直腸癌[4]、胰腺癌[5]、骨肉瘤[6]中,HOXB7表達異常增高,并與惡性腫瘤進展及預后不良相關(guān).在結(jié)直腸癌中,HOXB7可加速G0/G1向S期轉(zhuǎn)化,并上調(diào)cyclin D1的表達水平,進而調(diào)控細胞周期[4].在胰腺癌中,對HOXB7進行基因沉默后細胞凋亡顯著增加[5].在骨肉瘤中,HOXB7表達的下調(diào)顯著抑制細胞活力,增殖,遷移和上皮-間質(zhì)的轉(zhuǎn)化,以及MG63細胞系中的基質(zhì)金屬蛋白酶MMP2和MMP7蛋白水平[6].

為探索HOXB7基因在GC中的表達和臨床意義,我們選擇了目前世界上最大的基因芯片數(shù)據(jù)庫Oncomine數(shù)據(jù)庫,研究分析了186例GC芯片樣本,發(fā)現(xiàn)HOXB7在GC組織的表達明顯高于正常胃黏膜組織,這與Tu等[13]的RT-PCR和蛋白質(zhì)印跡結(jié)果相一致.進一步分析發(fā)現(xiàn)HOXB7基因在腸型GC和彌漫型GC中的表達均顯著高于正常胃黏膜組織,提示HOXB7的表達程度與Lauren分型無關(guān).我們再通過KM Plotter數(shù)據(jù)庫分析HOXB7在GC中的預后價值.結(jié)果顯示,HOXB7的表達量與GC總體生存呈負相關(guān)(HR=1.38,95%CI：1.14-1.68,P=0.00087),高表達組的死亡風險是低表達組的1.38倍.進一步分析發(fā)現(xiàn)HOXB7對不同亞型GC患者(Lauren亞型)的預后均有一定的指導意義.由此看來,HOXB7基因在GC中可能作為一個癌基因的角色.研究[14,15]顯示HOXB7基因可能通過調(diào)節(jié)PTEN-PI3K/AKT信號通路活性促進GC細胞發(fā)生周期阻滯,誘導細胞發(fā)生凋亡,降低GC的侵襲、遷移和增殖能力.He等[16]研究表明HOXB7的高表達可能在促進GC發(fā)展中起重要作用,其可能通過激活AKT和MAPK通路進行增殖,遷移和侵襲導致GC進展和預后不良.

總之,我們通過對GC組織HOXB7相關(guān)信息的深入挖掘,提出HOXB7在GC組織中高表達,且與GC預后相關(guān).結(jié)合目前已有的研究結(jié)果我們可以推知HOXB7在GC的發(fā)展中起癌基因的作用,有望成為GC治療的新靶點和預后的新標志.關(guān)于HOXB7在GC疾病發(fā)展中的具體作用機制,未來尚需要更多的實驗來探索證明.

文章亮點

實驗背景

尋找胃癌(gastric cancer,GC)治療的新靶點和預后的新標志對改善患者預后至關(guān)重要.

實驗動機

目前,HOXB7在GC中的表達情況及預后價值鮮有報道.

實驗目標

明確HOXB7在GC中的表達及對預后的影響,為GC患者預后以及治療策略提供新的靶點做鋪墊.

圖1 HOXB7在胃癌中的表達.A：HOXB7在胃癌(gastric cancer,GC)與正常胃黏膜組織中的表達;B：HOXB7在彌漫型GC與正常胃黏膜組織中的表達;C：HOXB7在腸型GC與正常胃黏膜組織中的表達.

圖2 HOXB7在胃癌患者的預后價值.A：HOXB7高表達在所有胃癌(gastric cancer,GC)患者中的預后模式;B：HOXB7高表達在彌漫型GC中的預后模式;C：HOXB7高表達在腸型GC中的預后模式.

實驗方法

首先,我們利用基因芯片數(shù)據(jù),分析HOXB7在GC與正常組織中的表達差異,然后分析了HOXB7表達水平與GC預后的關(guān)系.

實驗結(jié)果

HOXB7在GC組織中高表達,且與GC預后負相關(guān).

實驗結(jié)論

HOXB7在GC中具有較大的臨床意義.

展望前景

HOXB7在GC中具有較大臨床意義,值得進一步深入研究.