基于TCGA數(shù)據(jù)庫挖掘分析BICC1 mRNA在胃癌中的表達(dá)及其與預(yù)后的關(guān)系

張 喆，楊 煒

重慶醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，重慶 400016

胃癌是目前世界范圍內(nèi)最常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率排在全部惡性腫瘤的第5位，病死率排在第4位[1]。胃癌的治療方法雖然進(jìn)展很大，但治療策略還很有限。一些基因與胃癌的預(yù)后密切相關(guān)，有作為生物標(biāo)志物的可能[2-5]。尋找胃癌進(jìn)展和不良預(yù)后的標(biāo)志物具有重要意義。雙尾C基因(BICC1)是RNA結(jié)合蛋白家族中的一員，在胰腺癌中，BICC1 mRNA表達(dá)明顯升高[6-7]。然而，BICC1 mRNA與胃癌預(yù)后關(guān)系的研究仍較為缺乏。本研究評(píng)估了BICC1 mRNA在胃癌中的表達(dá)，分析了BICC1 mRNA表達(dá)與臨床特征的關(guān)系，并探討了BICC1 mRNA與胃癌患者預(yù)后的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1數(shù)據(jù)資料收集 在TCGA數(shù)據(jù)庫(https://portal.gdc.cancer.gov/)中下載并處理胃癌數(shù)據(jù)庫的mRNA表達(dá)RNAseq數(shù)據(jù)，進(jìn)行BICC1 mRNA相對(duì)表達(dá)量的分析，同時(shí)下載臨床資料數(shù)據(jù)(Clinical)，進(jìn)行臨床分期和預(yù)后分析。通過R軟件v3.6.1及Strawberry-Perl 5.30.1.1軟件對(duì)上述下載數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，剔除信息不完整的樣本。由2名研究人員對(duì)原始數(shù)據(jù)及整理好的數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立審核，當(dāng)出現(xiàn)不一致結(jié)論時(shí)，由2名研究者共同討論決定。

1.2統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用R軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。相關(guān)性分析采用非參數(shù)檢驗(yàn)，利用survival工具包進(jìn)行生存分析[8-9]；采用Kaplan-Meier法，用Log-rank檢驗(yàn)進(jìn)行兩組或多組生存曲線的比較。運(yùn)用Cox比例風(fēng)險(xiǎn)回歸模型分析影響患者預(yù)后的危險(xiǎn)因素,計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)比(HR)及其95%可信區(qū)間(CI)；當(dāng)分析預(yù)后不良相關(guān)的因素時(shí),先進(jìn)行單因素分析,然后對(duì)單因素分析有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的因素進(jìn)行多因素分析[10]。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1癌旁與胃癌組織中差異表達(dá)基因分析 使用Strawberry-Perl軟件提取整合mRNA原始數(shù)據(jù)矩陣，R軟件結(jié)合Bioconductor軟件的limma工具包對(duì)原始基因表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異表達(dá)分析，beeswarm工具包對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形可視化。比較BICC1 mRNA在癌旁組織中和在胃癌組織中的表達(dá)，見圖1。胃癌組織中BICC1 mRNA表達(dá)水平高于癌旁組織(P=0.000)。

圖1 胃癌與癌旁組織中BICC1 mRNA表達(dá)水平的比較

2.2癌旁與胃癌組織的配對(duì)差異基因分析 使用R軟件對(duì)基因表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行配對(duì)差異基因分析，比較癌旁組織與胃癌組織基因的差異表達(dá)，見圖2。胃癌組織中BICC1 mRNA表達(dá)高于癌旁組織(P=0.133)。

圖2 癌旁與胃癌組織的配對(duì)差異基因分析

2.3生存分析 根據(jù)BICC1 mRNA表達(dá)水平的中位數(shù)，將胃癌患者分為BICC1高表達(dá)組和BICC1低表達(dá)組。利用R軟件的survival工具包繪制Kaplan-Meier生存曲線，見圖3。BICC1高表達(dá)組生存時(shí)間較低表達(dá)組短(P=0.025)。

圖3 BICC1高表達(dá)和低表達(dá)組的生存分析

2.4BICC1 mRNA表達(dá)水平與臨床特征的關(guān)系 為了驗(yàn)證胃癌中BICC1 mRNA表達(dá)與患者臨床特征的關(guān)系，本課題組進(jìn)一步分析了不同臨床特征的胃癌患者癌組織中的BICC1 mRNA表達(dá)水平，不同分化程度(G1、G2、G3)的胃癌患者間BICC1 mRNA表達(dá)水平比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.000)；不同腫瘤分期(1、2、3、4期)的患者間BICC1 mRNA表達(dá)水平比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.001)；不同年齡、性別患者間BICC1 mRNA表達(dá)水平比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

2.5影響患者預(yù)后的危險(xiǎn)因素 單因素預(yù)后分析顯示，年齡、性別、腫瘤分化程度與生存無顯著關(guān)聯(lián)(P>0.05)，而臨床分期、T分期、M分期、N分期、BICC1 mRNA表達(dá)水平與生存有顯著關(guān)聯(lián)(P<0.05)，見圖4。然后應(yīng)用Cox多因素回歸模型分析患者生存時(shí)間，年齡、BICC1 mRNA高表達(dá)是影響胃癌總生存時(shí)間的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，見表1。

表1 影響患者預(yù)后的危險(xiǎn)因素分析

續(xù)表1 影響患者預(yù)后的危險(xiǎn)因素分析

注：A為BICC1 mRNA表達(dá)水平與胃癌分化程度的關(guān)系；B為BICC1 mRNA表達(dá)水平與胃癌分期的關(guān)系；C為BICC1 mRNA表達(dá)水平與性別的關(guān)系；D為BICC1 mRNA表達(dá)水平與年齡的關(guān)系。

圖4 BICC1 mRNA表達(dá)水平與臨床特征的關(guān)系

3 討 論

本研究顯示，胃癌組織中BICC1 mRNA的表達(dá)高于癌旁組織；BICC1 mRNA高表達(dá)組生存時(shí)間短，預(yù)后較差。進(jìn)一步分析BICC1 mRNA的表達(dá)與胃癌臨床特征的關(guān)系，BICC1 mRNA的表達(dá)和腫瘤臨床分期、分化程度相關(guān)。Cox多因素生存分析顯示，年齡、BICC1 mRNA高表達(dá)是影響胃癌總生存時(shí)間的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。本研究表明BICC1 mRNA的表達(dá)水平可反映胃癌預(yù)后。有研究報(bào)道，BICC1在胰腺癌組織中異常高表達(dá)，胰腺腫瘤組織BICC1的表達(dá)水平與患者預(yù)后相關(guān)[11]。在胰腺癌中，BICC1過表達(dá)后將與ZEB1的mRNA結(jié)合，導(dǎo)致ZEB1表達(dá)增加，以致增強(qiáng)胰腺癌細(xì)胞的遷移運(yùn)動(dòng)，在胰腺癌細(xì)胞處于乏氧環(huán)境下，HIF1α可以調(diào)控增加BICC1的轉(zhuǎn)錄，對(duì)于胰腺腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)能力發(fā)揮促進(jìn)作用。在膽管癌中，BICC1基因可與EGFR基因融合，形成融合基因，刺激下游通路或者靶基因，從而影響腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[12]。上述報(bào)道與本研究的結(jié)果類似，均表明BICC1的表達(dá)水平與癌癥的預(yù)后有關(guān)。

本研究的優(yōu)勢(shì)在于利用了TCGA數(shù)據(jù)庫,臨床資料比較完整，樣本量較大。但是，TCGA數(shù)據(jù)集中提供的是mRNA水平的表達(dá)數(shù)據(jù)，可能無法完全代表BICC1在蛋白質(zhì)水平的表達(dá)情況。后續(xù)研究應(yīng)該結(jié)合免疫組織化學(xué)和Western blot方法進(jìn)一步分析探討。本研究為胃癌中BICC1的研究提供了線索和理論依據(jù)，可以為腫瘤的靶向治療提供新思路。