基于Oncomine數(shù)據(jù)庫薈萃分析SEPT2在結直腸癌中的表達及臨床意義

方驍杰 繆晨韻 褚衛(wèi)建 李巖巖 鄭晨果

[摘要] 目的 闡述SEPT2在結直腸癌（CRC）中的表達及意義。 方法 應用Oncomine數(shù)據(jù)庫挖掘關于SEPT2的信息，并對挖掘的資料進行二次分析，對其在結直腸癌組織中的表達情況進行薈萃分析，同時在TCGA數(shù)據(jù)中進行生存分析驗證預后相關性。 結果 Oncomine數(shù)據(jù)庫中共收集了438個不同類型的研究結果，共有13個研究涉及SEPT2在結直腸癌組織和癌旁正常組織中的表達，共1139個樣本，與癌旁正常組織比較，SEPT2在結直腸癌組織中高表達（P=2.45×10-4）。在TCGA CRC的研究中，SEPT2的mRNA表達量與結直腸癌總體生存率存在相關性，即在隨訪至313 d之前SEPT2表達情況與患者總體生存率無明顯差異（P=0.3764），而313 d之后SEPT2高表達的患者預后較差（P=0.0414）。 結論 通過深入挖掘Oncomine數(shù)據(jù)庫中關于結直腸癌相關基因芯片的信息發(fā)現(xiàn)，SEPT2在結直腸癌組織中高表達，且與患者的預后相關，為今后結直腸癌患者預后的判斷提供依據(jù)，同時也為相關腫瘤藥物的研發(fā)提供重要理論依據(jù)。

[關鍵詞] 結直腸癌;薈萃分析;疾病預后;醫(yī)學數(shù)據(jù)庫

[中圖分類號] R735.3? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-9701（2022）04-0006-05

[Abstract] Objective To describe the expression and significance of SEPT2 in colorectal cancer（CRC）. Methods The Oncomine database was used to search information about SEPT2. The extracted data was analyzed twice. Meta-analysis was conducted on the expression of SEPT2 in colorectal cancer tissues. Survival analysis was performed in the TCGA data to verify the correlation of prognosis. Results A total of 438 research results of different types were collected in the Oncomine database. A total of 13 studies were on the expression of SEPT2 in colorectal cancer tissues and adjacent normal tissues. A total of 1139 samples were collected. Compared with the control group， SEPT2 was found to be highly expressed in colorectal cancer tissues （P=2.45×10-4）. In the TCGA CRC study， the mRNA expression of SEPT2 was correlated with the overall survival rate of colorectal cancer， i.e.， there was no significant difference in overall survival rate and expression of SEPT2 from follow-up to before 313 days （P=0.3764）. After 313 days， the patients with higher SEPT2 expression had a poorer prognosis （P=0.0414）. Conclusion By searching the information about colorectal cancer-related gene chips in the Oncomine database， it is found that SEPT2 is highly expressed in colorectal cancer tissues and is related to the prognosis of patients. This conclusion provides a basis for the prognosis of colorectal cancer patients in the future. It also provides an important theoretical basis for the research and development of related tumor drugs.

[Key words] Colorectal cancer; Meta-analysis; Prognosis; Medical database

結直腸癌（colorectal cancer，CRC）是西方國家腫瘤患者的主要死亡原因之一，其發(fā)病率逐年上升[1]。在國內(nèi)結直腸癌的發(fā)病率排名第五，僅次于肺癌、胃癌、食道癌及肝癌，嚴重影響人們的生命健康[2]。隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨，腫瘤學的研究進入了一個新的階段，基因組學、轉錄組學、蛋白組學等研究手段相繼出現(xiàn)，特別是近年來生物信息學的發(fā)展[3]，使大量的研究數(shù)據(jù)進一步得到了更為科學合理的分析和處理，同時也使臨床醫(yī)師更好地理解疾病的發(fā)生、發(fā)展過程以及基因與疾病之間的聯(lián)系。所以生物信息學越來越廣泛地應用于疾病的診斷和預測、新基因的發(fā)現(xiàn)及藥物篩選等方面[4]，越來越多的研究人員選擇使用基因芯片數(shù)據(jù)研究某個基因在人類疾病中發(fā)揮的功能。而SEPT家族基因最早發(fā)現(xiàn)于酵母細胞之中，其表達產(chǎn)物septins是一類細胞骨架蛋白，參與有絲分裂細胞收縮環(huán)的形成、與細胞膜結合影響細胞運動、作為支架蛋白對信號通路轉導分子進行調(diào)控等多種不同的細胞功能，在人類中目前已發(fā)現(xiàn)13種SEPT基因[5]。多項研究[6-9]顯示，SEPT2的表達可能與腫瘤的轉移、蛋白的核-質分布及耐藥密切相關。但由于目前關于SEPT2在人類結直腸癌組織中表達的研究較少，人群差異性大，且研究方法簡單、樣本量小，故研究的可靠性相對較低，為進一步驗證上述研究結果，本文從Oncomine數(shù)據(jù)庫中挖掘了目前為止所有與SEPT2表達有關的結直腸癌基因芯片，通過對芯片數(shù)據(jù)的二次薈萃分析SEPT2在結直腸癌組織中的表達情況及其在預后中的作用，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料

本研究數(shù)據(jù)資料均來自Oncomine數(shù)據(jù)庫。Oncomine （www.oncomine.org）是一個基于網(wǎng)絡的腫瘤相關數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)挖掘平臺，旨在挖掘癌癥基因信息。該數(shù)據(jù)庫可以將大多數(shù)主要類型的癌癥與相應的正常組織進行差異表達分析、共表達分析等。

1.2 方法

用Oncomine分析大腸癌和癌旁組織中SEPT2 mRNA的單個基因表達水平。同時為了降低錯誤率，選擇了以下臨界條件：①“Gene：SEPT2”;②“Cancer Type：Colorectal Cancer”;③“Analysis Type：Cancer VS Normal”;④“Data Type：mRNA”;⑤“Clinical Outcome：Survival Status”;⑥“臨界值設定條件（P<0.0001，fold change>1.5，gene rank=top 10%）”;⑦“檢索起止時間：2016年9月至2020年12月”。

1.3 統(tǒng)計學方法

采用t檢驗對兩組間SEPT2表達差異進行分析。采用Kaplan-Meier模型分析SEPT2表達情況與患者預后的關系，如符合等比例風險的前提條件則用Log rank檢驗評價組間生存分布是否具有差異，反之則用Land mark檢驗[10]。所有研究數(shù)據(jù)均采用SPSS 24.0統(tǒng)計學軟件進行分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 SEPT2在各癌癥類型中的表達結果

通過對Oncomine數(shù)據(jù)庫進行檢索，共檢索到438個針對不同癌癥類型的研究（圖1），有統(tǒng)計學差異的研究共33個，其中SEPT2高表達的有29個，低表達的有4個。雖然在結直腸癌相關研究中僅有3個研究顯示在結直腸癌組織中高表達，但進一步Outlier分析結果（圖2）顯示，在結直腸癌相關研究的某些亞群或特定人群中有7個研究高表達，13個研究低表達。

2.2 SEPT2在結直腸癌組織中的表達結果

在Oncomine數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)，共有13個研究（包含28個亞組）涉及SEPT2在結直腸癌組織和癌旁正常組織中的表達（圖3），共包含1139個樣本。對符合篩選條件的13個研究進一步行meta分析，其結果驗證了SEPT2在結直腸癌組織中高表達（P=2.45×10-4）。

2.3 SEPT2在不同結直腸癌研究中的表達情況

為進一步了解上述各個研究的情況，完整提取了研究數(shù)據(jù)，并按不同的組織類型進行分組，用箱形圖對不同組織類型中SEPT2的表達情況進行展示，從圖4可以直觀看到各組數(shù)據(jù)的離散分布情況。

2.4 SEPT2與結直腸癌患者預后之間的關系

為了進一步明確SEPT2表達與結直腸癌患者預后之間的關系，從Oncomine數(shù)據(jù)庫中完整地挖掘了TCGA CRC研究中關于SEPT2表達情況與患者生存時間的相關數(shù)據(jù)，并進行生存分析發(fā)現(xiàn)，當兩組患者隨訪時間>313 d后，SEPT2的mRNA表達量與結直腸癌總體生存率存在相關性，且呈負相關，即SEPT2高表達的患者總體生存率較差，而低表達的患者相對預后較好（Landmark analysis：Time<313，P=0.3764;Time>313，P=0.0414）。見圖5。

3 討論

目前，結直腸癌是最常見的消化道惡性腫瘤之一，雖然在國內(nèi)的發(fā)病率排在所有惡性腫瘤的第五位，但發(fā)病率表現(xiàn)逐年上升的趨勢。據(jù)估計到2035年，全球范圍內(nèi)直腸癌和結腸癌的總死亡人數(shù)將分別增加60.0%和71.5%，且發(fā)病呈現(xiàn)年輕化的趨勢，新發(fā)病例中女性的發(fā)病率高于男性[11]。迄今為止，結直腸癌的發(fā)病機制尚未完全清楚，目前普遍認為基因突變及基因表達調(diào)控的異常是其發(fā)病的主要原因，最終導致了正常細胞在增殖、分化及凋亡上的調(diào)節(jié)失控[12]。治療上目前仍以手術為主的綜合治療作為結直腸癌的主要治療方式[13]，但近年來新輔助化療和轉化治療的提出[14]，更加重視了藥物化療的治療作用，但不同的患者化療效果差異較大，特別是其中出現(xiàn)耐藥性或因不能耐受化療藥物毒副反應而化療失敗的患者，往往達不到預期的療效，反而給患者及其家屬帶來更大的痛苦和經(jīng)濟壓力[15]。如果能夠在早期及時發(fā)現(xiàn)結直腸癌，那么該病的預后是非常樂觀的。早期診斷方法主要包括糞便潛血檢測、乙狀結腸鏡檢查、氣鋇灌腸X線檢查和結腸鏡檢查。然而結腸鏡檢查雖然是金標準，但檢測價格相對較為昂貴，預約時間長，偶爾還會有嚴重的并發(fā)癥，所以許多人不愿意接受結腸鏡檢查。因此，迫切需要一種潛在的可以預測疾病的發(fā)生和發(fā)展的分子標志物，進而有助于臨床醫(yī)師判斷疾病預后情況，對后續(xù)的治療具有一定的指導意義。

Septins最初在用于釀酒的酵母中發(fā)現(xiàn)，是一種與胞質分裂和細胞形態(tài)相關的蛋白質家族。之所以得名，是因為其參與了酵母發(fā)芽過程中隔膜的形成，并在除植物以外的所有真核生物中均有表達。到目前為止，已鑒定出13個編碼組織特異性和普遍表達的Septin的功能性Septin基因（SEPT1～SEPT12和SEPT14），其中SEPT2是一種保守的絲狀 GTP 酶，在多種人類癌癥中過表達，是SEPT家族的一個腫瘤相關基因[16]，與癌癥患者的不良預后有關。其影響肝癌細胞、膠質母細胞瘤細胞和系膜細胞的細胞過程，在乳腺癌、膽管癌和急性髓系白血病中高度表達[17]。然而，SEPT2在癌癥中的調(diào)控機制仍不清楚。而Kremer等[18]的研究表明，SEPT2的表達與F-肌動蛋白的表達有關，這兩種蛋白相互作用并參與大腸癌細胞的骨骼組裝，在細胞遷移過程中影響腫瘤細胞的粘附、侵襲和轉移。He等[19]采用免疫組化（IHC）和Western blotting技術對90對結直腸癌及癌旁組織中的蛋白表達進行分析，結果表明SEPT2在大腸癌組織中的mRNA和蛋白水平均高表達。雖然上述研究已經(jīng)證明了SEPT2在結直腸癌組織中高表達，但由于其研究樣本量小、容易存在抽樣誤差等原因而導致其結果缺乏說服力，仍需進一步驗證。而Oncomine數(shù)據(jù)庫是迄今為止全球最大的基因芯片數(shù)據(jù)庫，到目前為止，Oncomine包含65個基因表達數(shù)據(jù)集，包括來自4700多個微陣列實驗的近4800萬個基因表達測量結果。比較大多數(shù)主要類型的癌癥與各自的正常組織及各種癌癥亞型的差異表達分析，以及基于臨床和病理分析可供探索的同時其也整合了數(shù)據(jù)挖掘平臺，并包含了TCGA等其他數(shù)據(jù)庫的基因芯片信息[20]，故本研究通過對Oncomine數(shù)據(jù)庫的挖掘，薈萃分析了目前為止數(shù)據(jù)庫中所有符合篩選條件的研究，得到了最大的樣本量，盡可能地減少了因樣本量小而帶來的誤差，同時也增加了研究結論的可信度。通過對13個獨立的研究進行薈萃分析，其結果驗證了SEPT2在結直腸癌組織中的高表達，同時進一步研究發(fā)現(xiàn)，TCGA數(shù)據(jù)中SEPT2 高表達的患者，其預后明顯較低表達者差，雖然具體的機制尚不清楚，但可以明確的是SEPT2與結直腸癌的發(fā)生、發(fā)展及預后相關，可能是今后結直腸癌診斷的標志物和預后的指標。

本研究的優(yōu)勢在于全面利用了生物信息學數(shù)據(jù)，Oncomine數(shù)據(jù)庫用于進行結直腸癌的基因表達數(shù)據(jù)挖掘，TCGA數(shù)據(jù)庫用于分析差異基因在結直腸癌患者臨床預后中的相關性。本研究結果顯示，SEPT2在結直腸癌組織中高表達且影響患者生存率，對臨床結直腸癌患者的診療和預后評估具有重要的指導意義。然而，本研究也存在一定的不足。本研究結果基于大量的生物信息學分析，缺少臨床研究和體內(nèi)外實驗驗證。今后將以研究結果為研究方向，進一步通過動物實驗或細胞實驗研究SEPT2在結直腸癌中的具體作用機制。

綜上所述，通過對Oncomine數(shù)據(jù)庫的挖掘分析，驗證了SEPT2在結直腸癌組織中的高表達，且進一步發(fā)現(xiàn)其表達量與預后呈負相關，該結果將對臨床的診治和相關抗腫瘤藥物的研發(fā)具有一定的意義。

[參考文獻]

[1] Ferlay J，Ervik M，Lam F，et al. Global cancer observatory：Cancer today[EB/OL]. Lyon，F(xiàn)rance：International Agency for Research on Cancer.[2021-01-09]. https：//gco.iarc.fr/today.

[2] 陳金東. 中國各類癌癥的發(fā)病率和死亡率現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 遵義醫(yī)學院學報，2018，41（6）：653-662.

[3] 劉懷全，周芳芳，張玉佩，等.生物信息學在中西醫(yī)結合基礎研究中的應用前景[J].湖北民族大學學報（醫(yī)學版），2020，37（2）：49-52.

[4] 馬俊，吳霞，宮偉，等.生物信息學相關數(shù)據(jù)庫在腫瘤研究中的應用[J].中國醫(yī)藥生物技術，2019，14（1）：69-71.

[5] Qi C，Xu F，Li J，et al. SEPT2 promotes proliferation and migration in cholangiocarcinoma cells[C]//中國解剖學會2019年年會，2019：1.

[6] Zhang W，Liao K，Liu D. MicroRNA-744-5p is downregulated in colorectal cancer and targets SEPT2 to suppress the malignant phenotype[J].Mol Med Rep，2021， 23（1）：54.

[7] Xing Z，Li S，Liu Z，et al. The long non-coding RNA LINC00473 contributes to cell proliferation via JAK-STAT3 signaling pathway by regulating miR-195-5p/SEPT2 axis in prostate cancer[J]. Biosci Rep，2020，40（9）：BSR20 191 850.

[8] Xu C，Zhang W，Zhang X，et al. Coupling function of cyclin-dependent kinase 2 and Septin2 in the promotion of hepatocellular carcinoma[J].Cancer Sci，2019，110（2）：540-549.

[9] He H，Li J，Xu M，et al. Expression of septin 2 and association with clinicopathological parameters in colorectal cancer[J]. Oncol Lett，2019，18（3）：2376-2383.

[10] 劉宏，許燕波，何雪心.非比例風險模型生存分析方法的選擇及應用[J].中國衛(wèi)生統(tǒng)計，2020，37（1）：127-131.

[11] 王錫山.從中美結直腸癌流行病學特征看結直腸癌早診早治的重要性[J].中華結直腸疾病電子雜志，2021， 10（1）：26-33.

[12] Grady WM，Carethers JM. Genomic and epigenetic instability in colorectal cancer pathogenesis[J]. Gastroenterology，2008，135（4）：1079-1099.

[13] Melani AGF，Romagnolo LGC，Davila EP. Safe introduction of new technologies and techniques in minimally invasive colorectal surgery[J]. Clin Colon Rectal Surg，2021， 34（3）：181-185.

[14] Bhudia J，Glynne-Jones R，Smith T，et al. Neoadjuvant chemotherapy without radiation in colorectal cancer[J]. Clin Colon Rectal Surg，2020，33（5）：287-297.

[15] Miyamoto Y，Hiyoshi Y，Sawayama H，et al. Precision medicine for adjuvant chemotherapy of resected colorectal cancer[J]. Ann Gastroenterol Surg，2020，4（6）：635-645.

[16] Joo E，Surka MC，Trimble WS. Mammalian SEPT2 is required for scaffolding nonmuscle myosin Ⅱ and its kinases[J]. Dev Cell，2007，13（5）：677-690.

[17] Cerveira N，Correia C，Bizarro S，et al. SEPT2 is a new fusion partner of MLL in acute myeloid leukemia with t （2;11）（q37; q23） [J]. Oncogene，2006，25（45）：6147-6152.

[18] Kremer BE，Adang LA，Macara IG. Septins regulate actin organization and cell-cycle arrest through nuclear accumulation of NCK mediated by SOCS7[J].Cell，2007，130（5）：837-850.

[19] Zhang W，Liao K，Liu D. MicroRNA-744-5p is downregulated in colorectal cancer and targets SEPT2 to suppress the malignant phenotype[J].Mol Med Rep，2021，23（1）：54.

[20] Rhodes DR，Yu J，Shanker K，et al. Oncomine：A cancer microarray database and integrated data-mining platform[J]. Neoplasia，2004，6（1）：1-6.

（收稿日期：2021-03-08）