基于多數(shù)據庫分析FAM83C在胃癌中的表達及臨床意義

曹 定，馬丹丹，張智勇，袁 野，鐘藍海，蕭正康，孫 康，蔡 遜

0 引 言

胃癌是世界上最常見的惡性腫瘤之一。在全球所有癌種中，胃癌發(fā)病率位列第5，病死率位列第3[1]。每年中國因胃癌病死人數(shù)占世界總體數(shù)量的40%以上[2]。胃癌的進展及機制仍有待進一步研究。深入探索胃癌發(fā)生發(fā)展的機制，不僅可以改善胃癌的預后，而且可以為胃癌的治療提供新靶點[3]。83序列相似的家庭成員C(family with sequence similarity 83, member C，F(xiàn)AM83C)，又被稱為C20orf128或dJ614O4.7。FAM83C的染色體主要定位在20q11.22。目前國內外關于FAM83C的研究甚少；且FAM83C在胃癌中的作用情況未見報道。隨著信息科技的迅猛發(fā)展，數(shù)據挖掘成為一種新興技術?？茖W運用該技術可有助于解決大量臨床問題[4]。本研究基于對大數(shù)據庫的信息挖掘，進而分析FAM83C基因在胃癌中的表達水平；同時研究FAM83C表達與胃癌臨床病理特征及預后等的關系，為尋找胃癌治療靶點和藥物開發(fā)提供思路。

1 資料與方法

1.1 利用Oncomine數(shù)據庫分析FAM83C基因在胃癌中的表達情況于Oncomine數(shù)據庫中檢索FAM83C基因。設定條件包括以下內容。①基因：FAM83C；②分析類型：腫瘤組織和正常組織；③腫瘤：胃癌；④數(shù)據類型：mRNA。同時設定臨界條件值為：“Pvalue<0.05、Fold Change：All、Gene Rank=Top 10%”，收集關于FAM83C在人類胃癌及多個癌種中表達差異的總體研究情況，并對胃癌的相關研究結果進行薈萃分析。

1.2 利用LinkedOmics工具分析TCGA數(shù)據庫中FAM83C在胃癌中的表達與臨床病理特征的關系用LinkedOmics工具在TCGA數(shù)據庫中，設定條件包括以下內容。①Cancer Type：Stomach adenocarcinoma (STAD)；②SELECT SEARCH DATASET：RNA-seq；③“SELECT SEARCH DATASET ATTRIBUTE：FAM83C；④SELECT TARGET DATASET：Clinical；⑤SELECT STATISTICAL METHOD：Non-Parametric Test(Attribute Dependent)。分別篩選出FAM83C表達量與年齡、人種、M分期、病理分期、T分期、殘留癌等臨床病理特征參數(shù)之間的關系。

1.3 利用Kaplan-Meier Plotter數(shù)據庫進行預后分析利用Kaplan-Meier Plotter數(shù)據庫的胃癌數(shù)據集進行生存預后分析。設定條件包括以下內容。①Cancer：gastric cancer；②Gene：FAM83C；③Survival：overall survival；④分組標準：auto select best cutoff。對所有數(shù)據進行生存分析。

1.4 利用cBioportal工具分析FAM83C在胃癌中的突變利用cBioportal在線工具于TCGA數(shù)據庫分析FAM83C在胃癌中的突變情況，設定的條件包括以下內容。①腫瘤類型：Gastric Cancer；②數(shù)據類型：Mutation and CNA；③基因：FAM83C,分析FAM83C在胃癌的突變情況。

1.5 利用MethHC工具分析TCGA數(shù)據庫中FAM83C在胃癌中的甲基化水平利用MethHC工具分析FAM83C在胃癌及其癌旁組織中的甲基化水平差異，設定條件包括以下內容。①Cancer Type：Stomach adenocarcinoma(STAD)；②Select a gene region：Promoter；③Select a methylation level evalution method：Average；④Select gene symbol：FAM83C；研究FAM83C在正常胃組織和胃癌組織中的甲基化模式，并分析甲基化與基因表達之間的關系。

1.6 利用String數(shù)據庫分析FAM83C相互作用的蛋白網絡利用String數(shù)據庫分析FAM83C可能存在的蛋白相互作用網絡圖，設定條件包括以下內容。①Protein Name：FAM83C；②Organism：Homo Sapiens。研究與FAM83C蛋白相互作用的其他蛋白。

2 結 果

2.1 FAM83C在各類癌種中的表達情況FAM83C在各類癌種中有表達差異的研究共涉及238項。其中46項研究提示FAM83C表達增高，10項研究提示FAM83C表達降低。關于FAM83C在胃癌中的表達差異研究共有10項研究結果有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，且均提示FAM83C在胃癌中的表達量增高。見圖1。

圖 1 FAM83C在多類癌種中的表達差異情況(Oncomine)

Figure 1 Expression difference of FAM83C in multiple types of cancer(Oncomine)

2.2 FAM83C在胃癌中的表達情況對Oncomine數(shù)據庫分析發(fā)現(xiàn)，涉及FAM83C在胃癌組織和正常胃組織中表達差異的共有3個子數(shù)據集、10項研究，共包含1018個樣本。研究成果分別發(fā)表于Gut[5]、Clin Cancer Res[6]，且所有研究均提示FAM83C在胃癌組織中呈現(xiàn)高水平表達的狀態(tài)(P<0.05)，見圖2。薈萃分析Oncomine數(shù)據庫中10項研究發(fā)現(xiàn)與正常胃組織相比，F(xiàn)AM83C在胃癌組織中表達量增高，差異有統(tǒng)計學意義(Median Rank=417.0，P=0.000733)，見圖3。

2.3 FAM83C在不同組織類型胃癌和正常胃組織的表達情況通過分析TCGA數(shù)據庫637個胃癌樣本可發(fā)現(xiàn)與正常胃組織相比，F(xiàn)AM83C在彌漫性胃腺癌、胃腺癌、胃管狀腺癌、胃黏液腺癌、胃腸型腺癌均呈現(xiàn)高表達(P<0.05)。見圖4。

圖 2 FAM83C在胃癌中的總體表達情況(Oncomine)

Figure 2 The overall expression of FAM83C in gastric cancer(Oncomine)

圖 3 FAM83C在胃癌中表達情況薈萃分析(Oncomine)

Figure 3 A meta-analysis of FAM83C expression in gastric cancer(Oncomine)

2.4 FAM83C表達量與胃癌臨床病理特征關系分析利用LinkedOmics在線分析工具進一步對FAM83C與415例胃癌患者臨床病理特征之間的關系進行分析，發(fā)現(xiàn)FAM83C表達量與患者年齡(P=0.0344)、T分期(P=0.0398)的差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，即FAM83C表達量在年齡大、T分期早期的患者中增加。FAM83C表達量與患者人種(P=0.405)、殘留癌(P=0.427)、病理學分期(P=0.418)、M分期(P=0.593)的差異不具有統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見圖5。

圖 4 FAM83C在不同組織類型胃癌中的表達情況(TCGA)

Figure 4 Expression of FAM83C in different types of gastric cancer(TCGA)

a：FAM83C表達量與胃癌患者年齡的關系；b：FAM83C表達量與胃癌患者T分期的關系；c：FAM83C表達量與胃癌患者人種的關系；d：FAM83C表達量與胃癌患者殘留癌的關系；e：FAM83C表達量與胃癌患者病理學分期的關系；f：FAM83C表達量與胃癌患者M分期的關系

圖 5 FAM83C表達量與胃癌臨床病理特征的關系(LinkedOmics)

Figure 5 The relationship between the expression of FAM83C and the clinicopathological characteristics of gastric cancer(LinkedOmics)

2.5 FAM83C表達與胃癌患者預后的關系Kaplan Meier-Plotter數(shù)據庫中，對371例胃癌患者預后分析結果顯示，F(xiàn)AM83C表達水平與胃癌患者的總體生存率相關，差異有統(tǒng)計學意義(P=0.0071)；且高水平表達組生存時間更短，其中低表達組中位生存時間為36.5個月，高表達組中位生存時間為21.33個月。見圖6。

圖 6 FAM83C表達量對胃癌患者預后影響(Kaplan Meier-Plotter)

Figure 6 The effect of FAM83C expression on prognosis of gastric cancer patients

2.6 FAM83C在胃癌的突變分析利用cBioportal在線工具分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AM83C由747個氨基酸組成，包含DUF1669一個結構域。FAM83C在胃癌中的突變有錯義突變、框移突變、剪接突變3種類型。其中錯義突變包括692位的丙氨酸轉變?yōu)樘K氨酸(A692T)、80位的酪氨酸轉變?yōu)榘腚装彼?Y80C)、649位的脯氨酸轉變?yōu)榻z氨酸(P649S)、46位的精氨酸轉變?yōu)樯彼?R46W)、239位的酪氨酸轉變?yōu)榻M氨酸(Y239H)、646位的甘氨酸轉變?yōu)槔i氨酸(G646V)；框移突變?yōu)閺?26位氨基酸開始發(fā)生突變(P126Qfs*51)；剪接突變?yōu)榈?72位氨基酸對應的mRNA發(fā)生了剪接錯誤(X172-splice)。見圖7。

2.7 FAM83C在胃癌中的甲基化水平在MethHC數(shù)據庫中，F(xiàn)AM83C轉錄模板為NM-178468，在胃癌組織中FAM83C基因啟動子甲基化水平較正常組織甲基化水平明顯上升，且基因啟動子甲基化程度與表達量呈正相關(P<0.005)。見圖8。

2.8 FAM83C相互作用蛋白網絡利用String數(shù)據庫對FAM83C相互蛋白進行分析發(fā)現(xiàn)，與FAM83C相互作用的蛋白有8個，節(jié)點數(shù)為9個。按照相互作用分數(shù)從大到小依次為SLCO5A1、AKR7A3、MMP24、EIF6、ARL11、GGT7、EDEM2、UQCC1。其中，F(xiàn)AM83C蛋白與SLCO5A1蛋白相互作用分數(shù)最高(Score=0.679)。見圖9。

圖 7 FAM83C在胃癌中的突變情況(cBioportal)

Figure 7 Mutations of FAM83C in gastric cancer(cBioportal)

a：正常胃組織與胃癌組織FAM83C啟動子區(qū)甲基化水平的比較(紅色：胃癌組織、綠色：正常胃組織)；b：胃癌組織中FAM83C啟動子甲基化與基因表達的關系(cg201920419探針)

圖 8 FAM83C啟動子區(qū)DNA甲基化水平(MEthHC)

Figure 8 DNA methylation levels in the promoter region of FAM83C (MEthHC)

圖 9 FAM83C相互作用蛋白網絡(String)

Figure 9 Protein network interacting with FAM83C(String)

3 討 論

胃癌是我國最常見的惡性腫瘤之一，是國家癌癥防治的重點[7]。胃癌惡性程度較高，且發(fā)病機制復雜。目前研究表明轉錄因子、非編碼RNA、細胞因子等都有可能導致胃癌，所以其發(fā)病過程受多種因素影響[8]。本研究從基因層面對胃癌進行探索，旨在本質上尋找胃癌診療的靶點。

FAM83C具有高度保守的N端結構域，其結構域DUF1669在癌癥中與MAPK信號密切相關[9-10]。同時，該家庭的不同成員(FAM83A、FAM83B、FAM83D、FAM83H)在驅動細胞轉換功能上發(fā)揮重要作用[11-13]。盡管已有多項研究表明，F(xiàn)AM83家族與多種腫瘤的進展有關[10,14-15]；但是FAM83C在胃癌中的表達情況未見報道。

本研究通過挖掘并分析Oncomine數(shù)據庫，結果顯示FAM83C在胃癌中的表達差異的研究共10項。針對這10項研究進行薈萃分析，其中共包含1018個樣本，均提示FAM83C在胃癌中的表達量上升。同時，分析TCGA數(shù)據庫中的637個樣本，可以發(fā)現(xiàn)FAM83C在各種組織類型的胃癌中均呈現(xiàn)高表達，這表明FAM83C在一定程度上表現(xiàn)出原癌基因的特性，與FAM83家族其他基因基本一致。利用LinkedOmics數(shù)據庫分析提示，F(xiàn)AM83C在胃癌中的表達水平與胃癌患者年齡、T分期的差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，與人種、殘留癌、病理學分期、M分期的差異不具有統(tǒng)計學意義(P>0.05)。這表明FAM83C的表達量可能對胃癌患者的惡性程度有預估作用，在一定程度上可以指導臨床治療方案。Kaplan Meier-Plotter數(shù)據庫中關于FAM83C對胃癌患者生存預后影響的分析提示，F(xiàn)AM83C表達水平與胃癌患者的總體生存率有關(P=0.0071)，且FAM83C高表達組生存時間更短，表明FAM83C的表達量可能對胃癌患者預后情況起到預測作用。

進一步利用cBioportal數(shù)據庫分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AM83C在胃癌中的突變有錯義突變、框移突變、剪接突變3種類型。意味著這些突變可能與FAM83C在胃癌中的高水平表達存在某種聯(lián)系，后期可通過對FAM83C在胃癌中的突變進行深入探索，為尋找胃癌更精準的診療靶點提供思路。利用MethHC數(shù)據庫分析胃癌組織與正常胃組織中FAM83C啟動子區(qū)域的甲基化程度，本研究發(fā)現(xiàn)胃癌組織中的FAM83C啟動子區(qū)域甲基化程度更高，且啟動子區(qū)域甲基化的程度與FAM83C表達量呈正相關。這與啟動子甲基化會下調基因表達的一般情況恰巧相反，這是否存在其他調節(jié)FAM83C表達的因素干擾了結果，需要數(shù)據庫樣本量的進一步擴大和后續(xù)更多的研究繼續(xù)探索。利用String數(shù)據庫尋找FAM83C在人源細胞中可能存在的相互作用蛋白，結果顯示FAM83C可能與SLCO5A1、AKR7A3、MMP24等8個蛋白分子發(fā)生相互作用，其中相互作用分數(shù)最高的為SLCO5A1(又稱為OATP5A1)。有研究表明SLCO5A1在全身多處癌組織和非癌組織的上皮細胞中均有表達，并參與了重組細胞的分化和遷移等生物過程[16-18]。FAM83C是否與SLCO5A1等相互作用蛋白通過某些分子機制共同參與腫瘤的進展，后續(xù)還需要更多的研究來探索FAM83C與其作用方式。

本研究對于信息數(shù)據的分析多為基因水平的分析，具有一定的局限性，因此需要相關實驗進行驗證；且FAM83C在胃癌中的高水平表達和原癌基因的特性有待進一步探索，故后期需要進一步研究揭示FAM83C表達對細胞功能的影響，尋找其中分析相互作用的機制及信號傳導途徑，從而進一步明確FAM83C在胃癌中的具體調節(jié)機制。

綜上所述，F(xiàn)AM83C在胃癌中呈現(xiàn)出高水平表達的狀態(tài)，且該基因在胃癌中的高水平表達與胃癌惡性程度及患者不良預后相關，在一定程度上表現(xiàn)出原癌基因的特性。隨著更多科研人員不斷深入研究FAM83C在胃癌中的細胞功能和機制，F(xiàn)AM83C有望成為胃癌臨床診療的新靶點。