ITGAM基因在急性髓細(xì)胞白血病中的表達(dá)及臨床意義*

張?zhí)＃痧?，黃璟，李鵬，吳西軍，吳昌學(xué)，馬健娟，庹媛媛，李燕，楊紅蘭，潘海新，楊小燕**

(1.銅仁市人民醫(yī)院 兒科，貴州 銅仁 554300； 2.貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院&貴州省兒童醫(yī)學(xué)中心 兒童血液腫瘤科，貴州 貴陽 550004； 3.貴陽市公共衛(wèi)生救治中心，貴州 貴陽 550004； 4.貴州醫(yī)科大學(xué) 干細(xì)胞與組織工程實(shí)驗(yàn)中心，貴州 貴陽 550004； 5.貴州醫(yī)科大學(xué) 分子生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 & 地方病與少數(shù)民族性疾病教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550004)

急性髓細(xì)胞白血病(acute myeloid leukemia, AML)是一種骨髓惡性疾病，其特點(diǎn)是骨髓祖細(xì)胞的克隆擴(kuò)增和分化停滯[1]。2019年最新全球癌癥統(tǒng)計(jì)報(bào)道顯示，AML的新發(fā)病例和死亡病例均較前增高，嚴(yán)重危害人類健康[2]。盡管近年來，隨著治療方案的不斷優(yōu)化，免疫治療以及分子靶向治療取得了較大進(jìn)展，AML的療效得到了很大改善，但生存率仍較低[3-5]，尤其是60歲以上患者的總體生存率僅為10%[6]。因此，進(jìn)一步尋找能提高早期診斷和預(yù)測(cè)預(yù)后的高度敏感的分子標(biāo)志物對(duì)指導(dǎo)臨床AML的診療具有重要臨床意義。整合素αM(integrin subunit alpha M, ITGAM)編碼白細(xì)胞黏附分子β2，位于16p11.2，是白細(xì)胞黏附分子整合素β2亞家族的成員，主要介導(dǎo)細(xì)胞向炎癥部位的黏附與遷移，與腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[7]。目前為止，在AML中有關(guān)ITGAM的研究尚少。因此，本研究通過分析癌癥基因組圖譜(the cancer genomeatlas,TCGA)公共數(shù)據(jù)集，研究ITGAM基因在AML法-美-英分型(french-american-british classification,FAB)及臨床常見遺傳學(xué)異?；颊咧械谋磉_(dá)情況，分析其表達(dá)水平對(duì)患者總體生存率(overall survival,OS)的影響。

1 資料與方法

1.1 資料

從CELL(cancer cell line encyclopedia)數(shù)據(jù)庫[8](https://www.broadinstitute.org/ccle)獲得數(shù)據(jù)用于分析ITGAM在臨床常見7種血液腫瘤性疾病中的表達(dá)情況，包括AML 39例、慢性髓系白血病(chronic myeloid leukemia, CML)15例、霍奇金淋巴瘤(lymphoma-hodgkin)13例、伯基特淋巴瘤(lymphoma-burkitt)11例、T細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血病(T cell acute lymphocytic leukemia,T-cell ALL)16例、B細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血病(B cell acute lymphocytic leukemia,B-cell ALL)13例及彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤(diffuse large B cell lymphoma,DLBCL)18例。基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分析(gene expression profiling interactive analysis，GEPIA)數(shù)據(jù)庫[9](http://gepia.cancer-pku.cn/)獲得樣本243例用于分析ITGAM在AML及健康對(duì)照組的表達(dá)情況，其中AML組173例及健康對(duì)照組70例，同時(shí)根據(jù)AML組患者ITGAMmRNA表達(dá)量均值大小又將AML組分為高表達(dá)組(高于均值)53例和低表達(dá)組(低于均值)53例用于生存分析。UALCAN數(shù)據(jù)庫[10](http://ualcan.path.uab.edu)獲得AML171例用于分析ITGAM在不同類型AML中(M0～M7)的表達(dá)情況，包括M0(n=16)、M1(n=42)、M2(n=39)、M3(n=16)、M4(n=35)、M5(n=18)、M6(n=2)及M7(n=3)；從Bloodspot數(shù)據(jù)庫[11]獲得(http://servers.binf.ku.dk/bloodspot/)AML患者172例進(jìn)行ITGAM在不同基因突變或染色體異?；颊咧械谋磉_(dá)分析，并按照ITGAMmRNA表達(dá)量中位數(shù)大小分為高表達(dá)組(高于中位數(shù))86例和低表達(dá)組(低于中位數(shù))86例用于生存分析。

1.2 方法

1.2.1ITGAM基因在常見血液腫瘤、AML患者以及AML FAB分型中的表達(dá) 使用CELL 在線數(shù)據(jù)庫分析ITGAM基因在臨床常見血液腫瘤中的表達(dá)，了解其在不同血液腫瘤中的表達(dá)情況。GEPIA是一個(gè)由北京大學(xué)開發(fā)的在線TCGA數(shù)據(jù)庫分析工具，利用其在線分析ITGAMmRNA在AML患者及正常健康對(duì)照組樣本中的表達(dá)差異。AML患者通過FAB分型可分為M0～M7型，為了進(jìn)一步了解ITGAM在不同AML FAB分型中的表達(dá)情況，本研究進(jìn)一步通過UALCAN數(shù)據(jù)庫獲得AML TCGA數(shù)據(jù)，分析ITGAM在AML不同F(xiàn)AB亞型中的表達(dá)水平。

1.2.2ITGAM基因在AML伴有常見遺傳學(xué)異?；颊咧械谋磉_(dá) 利用Bloodspot在線數(shù)據(jù)庫分析ITGAM在伴有常見染色體核型異常以及基因突變(CEBPA、NPM1、FLT3突變)AML患者中的表達(dá)情況。

1.2.3ITGAM表達(dá)水平對(duì)AML患者預(yù)后的影響 利用GEPIA和Bloodspot數(shù)據(jù)庫在線應(yīng)用survival選項(xiàng)分析AML患者ITGAM表達(dá)與患者生存時(shí)間的Kaplan-Meier曲線。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用在線數(shù)據(jù)庫和SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，組間比較采用獨(dú)立性t檢驗(yàn)，Kaplan-Meier生存模型分析采用Log-rank檢驗(yàn)法，P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 AML患者ITGAM基因的表達(dá)

CELL在線數(shù)據(jù)庫分析結(jié)果顯示，在臨床常見血液腫瘤性疾病中，ITGAM基因在AML患者中表達(dá)最高，在DLBCL中表達(dá)最低(圖1)；GEPIA在線數(shù)據(jù)庫分析結(jié)果顯示，與健康對(duì)照組相比，ITGAM在AML患者中表達(dá)增高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，圖2)。

圖1 ITGAM在幾種臨床常見血液腫瘤性疾病中的表達(dá)Fig.1 Expression of ITGAM gene in clinical common hematologic neoplastic diseases

注：(1)與對(duì)照組比較，P<0.05。圖2 在AML患者中 ITGAM mRNA的表達(dá)Fig.2 Expression of ITGAM gene in acute myeloid leukemia patients

2.2 AML FAB亞型患者ITGAM基因的表達(dá)

UALCAN數(shù)據(jù)庫分析結(jié)果顯示，ITGAM在M5中高表達(dá)，在M3中表達(dá)最低。其中，M4、M5 與 M0比較，M3、M4、M5 與 M1比較，M4、M5 與M2比較，M4、M5、M7 與 M3比較，ITGAM基因表達(dá)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，圖3)。

注：(1)與M1組比較，P<0.05；(2)與M0組比較，P<0.05；(3)與M2組比較，P<0.05；(4)與M2組比較，P<0.05。 圖3 TCGA數(shù)據(jù)庫中急性髓系白血病M0～M7亞型中ITGAM mRNA的表達(dá)Fig.3 Expression of ITGAM mRNA in the M0～M7 subtype of acute myeloid leukemia

2.3 AML伴常見遺傳學(xué)異?；颊咧蠭TGAM基因的表達(dá)

利用Bloodspot在線數(shù)據(jù)庫分析ITGAM在AML患者常見遺傳學(xué)異常的表達(dá)情況。染色體核型異常分析結(jié)果顯示，ITGAM在AML t(11q23)/MLL中表達(dá)最高，在AML t(15;17)中表達(dá)最低，2組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01，圖4)。對(duì)伴有CEBPA、NPM1以及FLT3突變的AML患者進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，Cepba+_NPM1-_FLT3+中表達(dá)較低，在Cepba-_NPM1-_FLT3- 和Cepba-_NPM1+_FLT3-表達(dá)最高；其中Cepba-_NPM1-_FLT3+組與Cepba+_NPM1-_FLT3-組比較、 Cepba-_NPM1+_FLT3+ 組與 Cepba-_NPM1- _FLT3-組比較、Cepba-_NPM1+_FLT3+ 組與Cepba-_NPM1+_FLT3-組比較、Cepba-_NPM1-_FLT3- 組與Cepba+_NPM1-_FLT3-組比較、Cepba-_NPM1-_FLT3-組與Cepba+_NPM1-_FLT3+組比較、Cepba-_NPM1+_FLT3- 組與 Cepba+_NPM1-_FLT3-組比較及Cepba-_NPM1+_FLT3-組與Cepba+_NPM1-_FLT3+組比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，圖5)。

注：A為ITGAM表達(dá)交互式層次樹狀圖，顏色越紅表示其表達(dá)水平越高，顏色越藍(lán)表示表達(dá)水平越低，B為ITGAM表達(dá)的抖動(dòng)條帶圖；(1)與AML t(15；17)組比較，P<0.01。圖4 AML伴有染色體核型異常患者中ITGAM基因的表達(dá)Fig.4 Expression of ITGAM gene in AML patients with chromosomal karyotype abnormalities

2.4 ITGAM表達(dá)對(duì)AML患者預(yù)后的影響

利用GEPIA和Bloodspot在線數(shù)據(jù)庫對(duì)TCGA數(shù)據(jù)庫中的AML患者進(jìn)行生存期曲線分析，結(jié)果顯示ITGAM基因高表達(dá)AML患者的OS差(P=0.024，P=0.008)。見圖6。

3 討論

目前，細(xì)胞遺傳標(biāo)記是AML患者風(fēng)險(xiǎn)分層和治療的最重要因素[12-13]。然而，隨著新技術(shù)的出現(xiàn)，其他分子標(biāo)記的檢測(cè)，如點(diǎn)突變和表觀遺傳學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)特征的表征，已經(jīng)開始在如何診治疾病中發(fā)揮重要作用[14-15]。最近的證據(jù)表明，識(shí)別新的AML生物標(biāo)志物有助于更好的了解該病的分子基礎(chǔ)，對(duì)AML的篩選、診斷、預(yù)后和監(jiān)測(cè)以及預(yù)測(cè)每個(gè)個(gè)體對(duì)治療的反應(yīng)的可能性都有重要的作用[16]。因此，進(jìn)一步挖掘AML分子預(yù)后標(biāo)志物對(duì)AML早期診斷以及預(yù)后預(yù)測(cè)有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值。ITGAM又名巨噬細(xì)胞分化抗原-1、補(bǔ)體受體3或CD11b[17]。ITGAM與內(nèi)皮細(xì)胞上的相應(yīng)配體細(xì)胞間黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1)的相互作用在白細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的黏附中起非常重要的作用[18]。有研究表明，ITGAM在早期造血前體細(xì)胞表達(dá)缺如，隨著造血細(xì)胞的分化，其表達(dá)逐漸增加[19]。此外，ITGAM參與調(diào)節(jié)造血和髓系細(xì)胞形成過程[20]。研究表明ITGAM的表達(dá)或激活影響腫瘤的整體生長，其在調(diào)控骨髓來源的免疫細(xì)胞到腫瘤的跨內(nèi)皮遷移有著關(guān)鍵作用[21-22]。Junca等[23]研究顯示，高表達(dá)ITGAM的AML患者臨床預(yù)后差。Xu等[24]研究表明，當(dāng)Mac-1表達(dá)≥30%時(shí)，AML患者的白細(xì)胞計(jì)數(shù)和髓外浸潤的發(fā)生率明顯增高，緩解率明顯降低，該研究提示Mac-1高表達(dá)與AML患者的高白細(xì)胞和髓外浸潤有明顯的相關(guān)性。

注：A為ITGAM表達(dá)交互式層次樹狀圖、顏色越紅表示表達(dá)水平越高、顏色越藍(lán)表示表達(dá)水平越低，B為ITGAM表達(dá)的抖動(dòng)條帶圖；(1)與Cepba+_NPM1-_FLT3-組比較，P<0.05；(2)與Cepba-_NPM1+_FLT3- 組比較，P<0.05；(3)與Cepba-_NPM1-_FLT3- 組比較，P<0.05。圖5 AML伴有Cepba、NPM1及FLT3突變患者中ITGAM基因的表達(dá)Fig.5 Expression of ITGAM gene in AML patients with Cepba, NPM1 and FLT3 mutations

GEPIA在線數(shù)據(jù)庫 Bloodspot在線數(shù)據(jù)庫圖6 ITGAM基因表達(dá)水平與AML患者生存分析Fig.6 Prognosis between ITGAM gene expression level and patients with AML

近年來，新興發(fā)展的一門交叉性學(xué)科——生物信息學(xué)被廣泛應(yīng)用于多種疾病，特別是腫瘤性疾病分子水平上的數(shù)據(jù)挖掘，發(fā)現(xiàn)潛在的治病靶點(diǎn)以及能預(yù)測(cè)腫瘤預(yù)后的生物標(biāo)志物，對(duì)疾病發(fā)生發(fā)展機(jī)制的研究起到非常重要的作用[25-26]。本研究采用生物信息學(xué)方法，結(jié)合CELL、UALCAN、GEPIA以及Bloodspot在線數(shù)據(jù)庫，對(duì)TCGA AML數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明ITGAM在AML患者中高表達(dá)，高表達(dá)ITGAM基因的AML患者OS低。這與已報(bào)道的研究結(jié)果一致[22]。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)ITGAM基因在AML伴有 t(11q23)/MLL核型異常以及Cepba-_NPM1-_FLT3-的AML患者中高表達(dá)。

綜上所述，本研究通過分析ITGAM在急性髓細(xì)胞白血病中的表達(dá)及其預(yù)后意義，為探討ITGAM在AML預(yù)后預(yù)測(cè)及精準(zhǔn)治療分子靶點(diǎn)的選擇提供了新的理論依據(jù)和線索。由于此研究且僅局限于通過生物信息學(xué)探討ITGAMmRNA水平在AML的表達(dá)及預(yù)后作用，后續(xù)研究中還將進(jìn)一步在AML細(xì)胞水平及臨床樣本中探討ITGAM的生物學(xué)作用以及蛋白表達(dá)水平，更深入地研究ITGAM在急性髓細(xì)胞白血病發(fā)生發(fā)展的作用及分子機(jī)制。