基于數(shù)據(jù)挖掘分析肺腺癌中ARHGEF16的表達及其臨床意義

趙 森，唐俊明

肺癌是人類癌癥死亡的主要原因之一，肺腺癌是肺癌常見組織學(xué)類型，約占肺癌的50%[1]。近年來在臨床和實驗?zāi)[瘤學(xué)的診斷和治療策略方面取得了一定的進展，但肺腺癌伴局限性或局部進展性疾病的患者死亡風(fēng)險仍較高，其5年生存率仍低于15%[2]。因此，提高肺腺癌的早期診斷率、發(fā)現(xiàn)評估預(yù)后的新指標和抗腫瘤治療的新靶點已成為目前肺腺癌研究的焦點。

Rho家族成員在細胞形態(tài)維持和細胞遷移調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用，這些功能參與了癌癥發(fā)生、發(fā)展的許多步驟[3-4]。Rho鳥嘌呤核苷酸交換因子16(Rho guanine nucleotide exchange factor 16, ARHGEF16)是Rho家族成員之一，在體內(nèi)各種組織器官廣泛表達，與細胞骨架相關(guān)蛋白5(CKAP5)相互作用，調(diào)節(jié)細胞多種功能，如細胞增殖與遷移、神經(jīng)元突起生長、刺激吞噬等作用[5]。本文通過數(shù)據(jù)庫分析ARHGEF16基因在肺腺癌中的表達及與預(yù)后關(guān)系，為研究其在肺腺癌發(fā)生發(fā)展中的作用提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)提取Oncomine是一個基因芯片的數(shù)據(jù)庫和整合數(shù)據(jù)挖掘的平臺，在該數(shù)據(jù)中可根據(jù)自己的需求設(shè)定篩選和挖掘數(shù)據(jù)的條件。本實驗設(shè)定的篩選條件為：(1)“Cancer Type：lung adenocarcinoma”；(2)“Gene：ARHGEF16”；(3)“Data Type：mRNA”；(4)“Analysis Type：CancervsNormal Analysis”；(5)“Sample Type：Clinical Specimen”；(6)數(shù)據(jù)集篩選標準P值<0.000 1，fold change>2，gene rank=Top10%。將所有結(jié)果匯總進行綜合比較分析。

1.2 統(tǒng)計學(xué)分析所有數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析，正常組織與肺腺癌組織中ARHGEF16的表達差異比較采用t檢驗，ARHGEF16表達與預(yù)后的關(guān)系采用Graphpad Prism 7.0繪制生存曲線，兩組間生存率的比較采用Log-rank檢驗，檢驗水準α=0.05。所用數(shù)據(jù)采用在線統(tǒng)計學(xué)分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 肺腺癌中ARHGEF16的表達使用Oncomine數(shù)據(jù)庫設(shè)定好限制條件后，提取數(shù)據(jù)庫信息發(fā)現(xiàn)，自2001年始共有9項研究，9個子數(shù)據(jù)集涉及ARHGEF16基因在肺腺癌與正常組織中的表達，合計1 094例。Meta分析顯示，ARHGEF16基因在所有差異表達基因中其中位秩為284.0，P值為1.18×10-15，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，提示ARHGEF16基因在肺腺癌中高表達。

2.2 不同肺腺癌研究芯片中ARHGEF16的表達差異對Oncomine數(shù)據(jù)庫中4項大樣本研究進行箱圖比較分析，Hou等65例正常肺組織和45例肺腺癌組織、Su等30例正常肺組織和27例肺腺癌組織、Gurber等40例正常肺組織和6例肺腺癌組織、Stearman等19例正常肺組織和20例肺腺癌組織，ARHGEF16在不同肺腺癌研究芯片中表達結(jié)果顯示，ARHGEF16在肺腺癌中的表達量高于正常肺組織(P均<0.001，圖1)。

2.3 ARHGEF16在肺腺癌中的共表達分析為尋找協(xié)同表達的基因模塊，并探索基因網(wǎng)絡(luò)與關(guān)注表型之間的關(guān)聯(lián)，以及網(wǎng)絡(luò)中的核心基因，采用Oncomine數(shù)據(jù)庫進行共表達分析，結(jié)果顯示EPHB3與ARHGEF16共表達有相關(guān)性(r=0.933，表1)。

圖1 Oncomine數(shù)據(jù)庫不同肺腺癌研究芯片中ARHGEF16的表達：A.Hou等的研究；B.Su等的研究；C.Gurber等的研究；D.Stearman等的研究；P均<0.001

表1 在肺腺癌中與ARHGEF16共表達相關(guān)的基因

2.4 肺腺癌中ARHGEF16表達與預(yù)后的關(guān)系為進一步研究ARHGEF16基因表達與肺腺癌患者預(yù)后的關(guān)系，提取Oncomine數(shù)據(jù)庫中82例患者的生存數(shù)據(jù)，隨訪時間0～60個月，用Graphpad Prism繪制生存曲線，結(jié)果顯示ARHGEF16表達與患者預(yù)后呈負相關(guān)性(P=0.032，圖2)。

圖2 肺腺癌中ARHGEF16表達與預(yù)后的關(guān)系

3 討論

目前外科手術(shù)是治療早期肺腺癌的主要方式，但由于肺癌的初期診斷比較困難，大多數(shù)肺癌患者在確診時已是肺癌晚期，提示大部分肺癌患者在確診時已失去手術(shù)治療的最佳時機。近10年來隨著分子生物學(xué)技術(shù)的進展，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了c-Met、FPR1、EGFR等肺癌發(fā)生、發(fā)展的相關(guān)基因[6-8]，開發(fā)出一些靶向治療藥物，才改善肺腺癌患者的預(yù)后[9]。然而這些基因突變只存在于肺腺癌部分患者中，所以繼續(xù)尋找肺腺癌發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵分子或靶點，對于研發(fā)治療肺腺癌的新靶向藥物具有重要的理論和臨床意義[10]。

數(shù)據(jù)庫是一個免費的統(tǒng)籌和查詢基因注釋的新資源，其基因注釋包含了公共資源的信息及眾多研究部門所生成的數(shù)據(jù)。Oncomine是目前全球最大的癌基因芯片數(shù)據(jù)庫和整合數(shù)據(jù)挖掘平臺，旨在挖掘癌癥基因信息。利用這些數(shù)據(jù)庫可以比較常見癌癥和正常組織的差異表達分選，進行差異表達分選、共表達分析，查找某種癌癥中差異表達的基因，確定目的基因。

ARHGEF16是一種主要表達于細胞質(zhì)的蛋白，與ARHGEF16相關(guān)的疾病包括額竇炎、神經(jīng)膠質(zhì)瘤、黑素瘤等，其相關(guān)途徑包括RhoGTPases信號和GPCR途徑，與該基因相關(guān)的基因本體論(GO)注釋包括PDZ結(jié)構(gòu)域結(jié)合和受體酪氨酸激酶結(jié)合。本實驗利用Oncomine數(shù)據(jù)庫的深入分析，發(fā)現(xiàn)除肺癌外，ARHGEF16還與其他癌癥相關(guān)，其在膀胱癌、乳腺癌、食管癌、肺癌、卵巢癌中高表達，在胰腺癌、肉瘤中低表達。與正常肺組織相比，肺腺癌組織中的ARHGEF16基因呈高表達(P<0.001)。應(yīng)用共表達分析顯示，在肺腺癌中EPHB3與ARHGEF16共表達有相關(guān)性(r=0.933)。提取Oncomine中的數(shù)據(jù)，使用Graphpad Prism 7.0繪制生存曲線，SPSS 22.0軟件進行相關(guān)統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)ARHGEF16表達與肺腺癌患者的預(yù)后呈負相關(guān)(P=0.032)，說明ARHGEF16的高表達促進肺腺癌的進一步發(fā)展。

綜上所述，通過對數(shù)據(jù)庫中ARHGEF16相關(guān)基因信息的深入挖掘，發(fā)現(xiàn)ARHGEF16在肺腺癌組織中高表達，且與患者的預(yù)后相關(guān)。上述結(jié)果為進一步的實驗研究提供了線索與依據(jù)，也為進一步探討分子機制提供了理論支持。