基于Oncomine數(shù)據(jù)庫(kù)研究鈣黏附蛋白11基因在胃癌中的表達(dá)及意義

余超，李晟，曾永慶，程元光，何磊

胃癌是最常見(jiàn)的消化道惡性腫瘤之一。據(jù)2018全球癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在世界范圍內(nèi)，胃癌每年約有100萬(wàn)以上的新發(fā)病例，且在癌癥相關(guān)病死率方面排名第三[1]。由于飲食習(xí)慣及結(jié)構(gòu)的改變，我國(guó)胃癌的發(fā)病率和死亡率均位于所有惡性腫瘤的第二位[2]。由于早期癥狀不典型，大部分胃癌一旦發(fā)現(xiàn)已屬于進(jìn)展期，此時(shí)即便經(jīng)過(guò)有效治療，其復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)仍較高，治療效果不理想。迄今臨床上仍缺乏有效的用于胃癌早期診斷和判斷預(yù)后的生物學(xué)標(biāo)記，因此，研究胃癌發(fā)生發(fā)展的相關(guān)因素，識(shí)別與發(fā)現(xiàn)和胃癌進(jìn)展相關(guān)的特異性分子靶標(biāo)對(duì)于胃癌的預(yù)防及治療具有重要意義[3]。鈣黏附蛋白11（CDH11）是鈣黏蛋白家族的一員，屬于Ⅱ型鈣黏附蛋白家族，其實(shí)質(zhì)為一種鈣離子依賴性介導(dǎo)細(xì)胞-細(xì)胞間黏附的單鏈跨膜糖蛋白。CDH11在介導(dǎo)細(xì)胞黏附中發(fā)揮重要作用，在胚胎發(fā)育、組織形成和分化、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及腫瘤浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移等多個(gè)方面具有重要的生物學(xué)效應(yīng)[4]。多項(xiàng)研究表明CDH11與乳腺癌、頭頸部腫瘤及結(jié)直腸癌等多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展有密切關(guān)系，在腫瘤組織及正常組織中呈差異表達(dá)，而且其在腫瘤組織中的表達(dá)水平與腫瘤惡性程度及病人預(yù)后存在相關(guān)性[5-7]，但其表達(dá)水平在胃癌中的相關(guān)研究少，臨床意義尚不明確。本研究自2019年5―8月利用并深度挖掘Oncomine數(shù)據(jù)庫(kù)中有關(guān)CDH11基因的相關(guān)信息，并利用Kaplan-Meier Plotter（KM plotter）數(shù)據(jù)庫(kù)分析其與胃癌預(yù)后的關(guān)系，以期了解CDH11基因在胃癌中的表達(dá)及其與病人預(yù)后相關(guān)關(guān)系，并且為尋找胃癌的治療靶點(diǎn)提供思路。

1 資料和方法

1.1 Oncomine數(shù)據(jù)庫(kù)Oncomine數(shù)據(jù)庫(kù)是當(dāng)前世界上最大的腫瘤基因芯片數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)之一，整合了來(lái)自GEO、TCGA以及已發(fā)表文獻(xiàn)來(lái)源的多種數(shù)據(jù)樣本，可以根據(jù)個(gè)人的需求設(shè)定篩選和挖掘數(shù)據(jù)的條件得到可靠的分析結(jié)果。本研究當(dāng)中，我們?cè)O(shè)定的篩選條件為：①“Cancer Type：Gastric cancer”；②“Gene：CDH11”；③“Analysis Type：Cancer vs Normal Analysis”；④“Data Type：mRNA；⑤臨界值設(shè)定條件（Pvalue<1E-4，fold change>2，gene rank=top 10%）。

1.2 KM plotter數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)KM plotter數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//kmplot.com/analysis/）的 Gastric Cancer數(shù)據(jù)集進(jìn)行病人在線生存分析并繪圖得到結(jié)果，利用針對(duì)CDH11的三個(gè)探針進(jìn)行分析。本研究設(shè)定的條件：①“Cancer：Gastric Cancer”；②“Gene symbol：CDH11”；③“Affy ID：207172_s_at、207173_x_at和236179_at”；④“Survival：overallsurvival（ OS）”；⑤“Stage：all”；⑥“Lauren classification：all”。以生存曲線圖的形式展現(xiàn)基因表達(dá)水平與病人預(yù)后的關(guān)系。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法本研究中所用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法均為數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)匹配的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。P<0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 CDH11在常見(jiàn)腫瘤中的表達(dá)結(jié)果Oncomine數(shù)據(jù)庫(kù)中共收集了455項(xiàng)不同類型惡性腫瘤的研究結(jié)果，關(guān)于CDH11表達(dá)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）的研究結(jié)果有66項(xiàng)，其中CDH11表達(dá)升高的研究有59項(xiàng)，表達(dá)降低的研究有7項(xiàng)。在胃癌中，有8項(xiàng)研究均發(fā)現(xiàn)CDH11基因表達(dá)上調(diào)。見(jiàn)圖1。

圖1 Oncomine數(shù)據(jù)庫(kù)中CDH11在所有腫瘤研究中的表達(dá)

2.2 CDH11在胃癌中的表達(dá)結(jié)果通過(guò)進(jìn)一步分析CDH11在胃癌中的高表達(dá)，我們發(fā)現(xiàn)，自2000年開(kāi)始，共有85項(xiàng)研究，8個(gè)數(shù)據(jù)子集涉及了CDH11在胃癌組織和正常組織中的表達(dá)檢測(cè)，共有478個(gè)樣本，包括了胃癌lauren分型中的腸型、彌漫型及混合型胃癌與正常組織的比較。文章分別發(fā)表于Mol Biol Cell[8]，Clin Cancer Res[9]，Nucleic Acids Res[10]，Eur J Cancer[11]，和 Med Oncol[12]。在 Oncomine 數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)這8個(gè)數(shù)據(jù)子集進(jìn)行Meta分析發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，CDH11基因在所有差異表達(dá)基因中其中位數(shù)值排名為65，P<0.001，提示CDH11在胃癌中高表達(dá)。見(jiàn)圖2，表1。

圖2 CDH11在Oncomine數(shù)據(jù)庫(kù)中胃癌中表達(dá)情況：1～8分別表示8個(gè)數(shù)據(jù)子集結(jié)果，顏色越深表示CDH11基因在該芯片中表達(dá)越高

表1 CDH11基因在8個(gè)數(shù)據(jù)子集中的高表達(dá)情況

2.3 CDH11在不同的胃癌研究芯片中的表達(dá)差異Oncomine數(shù)據(jù)庫(kù)中，以箱線圖的形式分析CDH11在不同的胃癌研究芯片中的表達(dá)，分別在Wang 等[12]、Cui等[10]、DErrico等[11]、Chen 等[8]和 Cho等[9]這5項(xiàng)研究，8個(gè)研究數(shù)據(jù)子集中，CDH11在胃癌組的表達(dá)量均高于正常組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P<0.001）。

2.4 CDH11與胃癌病人預(yù)后的關(guān)系為進(jìn)一步探究CDH11與胃癌病人預(yù)后生存的關(guān)系，我們?cè)贙M plotter數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)符合要求的876個(gè)樣本進(jìn)行生存預(yù)后分析，結(jié)果顯示，在3個(gè)針對(duì)CDH11基因的不同探針（207172_s_at、207173_x_at和 236179_at）中，CDH11表達(dá)水平對(duì)病人的總生存時(shí)間均差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.001）。與低表達(dá)組相比，CDH11高表達(dá)組胃癌病人的總生存時(shí)間明顯降低（圖3）。

圖3 Kaplan-Meier Plotter數(shù)據(jù)庫(kù)中，CDH11表達(dá)水平與胃癌病人預(yù)后之間的關(guān)系：A為針對(duì)CDH11基因的236179_at探針；B為針對(duì)CDH11基因的207172_s_at探針；C為針對(duì)CDH11基因的207173_x_at探針

3 討論

Oncomine是目前世界上最大的癌基因芯片數(shù)據(jù)庫(kù)和整合數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)，旨在挖掘癌癥的基因信息[13]。該數(shù)據(jù)庫(kù)整合了來(lái)自GEO、TCGA和各種已發(fā)表文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)文獻(xiàn)并提供在線分析工具以解讀這些高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的腫瘤組織芯片差異，同時(shí)也擁有全面的癌癥突變譜、基因表達(dá)數(shù)據(jù)及相關(guān)臨床信息，對(duì)發(fā)現(xiàn)新的生物標(biāo)記物或新的治療靶點(diǎn)有重要作用。KM plotter數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)專門用來(lái)分析基因在腫瘤的預(yù)后評(píng)判價(jià)值的數(shù)據(jù)庫(kù)，目前收錄了各基因在胃癌、肺癌、乳腺癌、卵巢癌四種癌癥的預(yù)后判斷的數(shù)據(jù)。本研究通過(guò)oncomine數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)現(xiàn)CDH11在胃癌組織中高表達(dá)，進(jìn)一步通過(guò)KM plotter數(shù)據(jù)庫(kù)研究發(fā)現(xiàn)CDH11高表達(dá)與胃癌的預(yù)后顯著相關(guān)。

目前一致認(rèn)為細(xì)胞黏附分子有五大類型，它們分別是鈣黏附分子（Cadherin）、選擇素、整合素、黏蛋白樣家族、免疫球蛋白超家族，雖然在功能上它們略有差異，但當(dāng)某些關(guān)鍵基因出現(xiàn)突變導(dǎo)致其黏附作用出現(xiàn)異常時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞的異常聚集、侵襲及轉(zhuǎn)移，最終導(dǎo)致并促進(jìn)惡性腫瘤的形成及轉(zhuǎn)移。人CDH11基因位于16q21，含有18個(gè)外顯子，編碼的CDH11蛋白介導(dǎo)鈣依賴性細(xì)胞-細(xì)胞的黏附。CDH11蛋白是Ⅱ型鈣黏附分子蛋白家族的一員，其結(jié)構(gòu)包括胞外結(jié)構(gòu)域、跨膜區(qū)、胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域及N端的信號(hào)序列。CDH11在多種惡性腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)，并且表達(dá)情況與腫瘤的惡性程度及預(yù)后有關(guān)。Pishvaian等[14]發(fā)現(xiàn)CDH11與乳腺癌細(xì)胞惡性程度呈正相關(guān)，表達(dá)越高，乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移侵襲能力越高，并推論其可以作為乳腺癌惡性程度的分子標(biāo)志物。Li等[15]的研究結(jié)果提示HOXC8通過(guò)上調(diào)CDH11的表達(dá)促進(jìn)乳腺癌的侵襲轉(zhuǎn)移，CDH11在乳腺癌中高表達(dá)，進(jìn)一步的生存分析提示CDH11高表達(dá)與預(yù)后不良密切相關(guān)，提示在乳腺癌中CDH11有強(qiáng)的致癌功能。在口腔鱗癌的研究中發(fā)現(xiàn)，CDH11可能通過(guò)MAPK及PI3K/Akt信號(hào)通路，從而影響腫瘤的淋巴轉(zhuǎn)移，在分期較晚的病人及淋巴轉(zhuǎn)移的病人中CDH11表達(dá)明顯升高，CDH11的表達(dá)可能作為腫瘤進(jìn)展及轉(zhuǎn)移的一個(gè)預(yù)測(cè)因素[16]。

我們通過(guò)Oncomine數(shù)據(jù)庫(kù)的研究，同樣發(fā)現(xiàn)CDH11在多種惡性腫瘤中表達(dá)增高。首先通過(guò)Oncomine數(shù)據(jù)庫(kù)挖掘CDH11基因在食管癌、結(jié)直腸癌、乳腺癌等常見(jiàn)腫瘤表達(dá)信息，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的66項(xiàng)研究中，59項(xiàng)研究表明CDH11在常見(jiàn)腫瘤中處于高表達(dá)狀態(tài)。進(jìn)一步利用Oncomine數(shù)據(jù)庫(kù)分析了胃癌芯片檢測(cè)結(jié)果，同樣表明在478例的胃癌標(biāo)本中，CDH11在胃癌組織中呈高表達(dá)。為了進(jìn)一步明確CDH11與胃癌病人的總生存期之間的關(guān)系，我們?cè)赥he KaplanMeier Plotter數(shù)據(jù)庫(kù)中選取了關(guān)于CDH11的三個(gè)不同探針（207172_s_at、207173_x_at和236179_at），對(duì)876個(gè)胃癌病人進(jìn)行CDH11表達(dá)量與病人的預(yù)后生存（OS）分析。結(jié)果顯示，CDH11的表達(dá)量與胃癌總體預(yù)后水平明確相關(guān)，CDH11高表達(dá)病人的總生存時(shí)間顯著降低。由于綜合了多個(gè)高質(zhì)量的研究樣本，我們的研究樣本足夠大，增加了研究結(jié)論的可信度。

綜上，CDH11可能作為一種潛在的腫瘤標(biāo)記物，其可以促進(jìn)胃癌的發(fā)生發(fā)展，異常增高的CDH11蛋白提示病人預(yù)后差，可作為胃癌病人預(yù)后不良的指標(biāo)，但具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。在臨床上是否能作為胃癌早期診斷或判斷預(yù)后不良的指標(biāo)，以及是否可以作為胃癌的分子靶向治療的相關(guān)靶點(diǎn)，為臨床治療提供一定的理論依據(jù)，需要我們進(jìn)一步的探索。