GSDMs 家族在子宮內膜癌中的表達情況和預后價值

李 丹，黃艷丹，盧 艷

（廣西醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院婦瘤科，廣西 南寧 530021）

Gasdermin（GSDM）家族蛋白是一組結構相關蛋白，由GSDMA、GSDMB、GSDMC、GSDMD、GSDME（DFNA5）和PJVK（DFNB59）共6 個成員組成，參與細胞增殖死亡、炎癥及腫瘤等生理和病理性過程[1-3]。GSDMs 在肝癌、乳腺癌、肺癌、卵巢癌等表達異常，并與患者不良預后相關[4-7]。然而，有關GSDMs 與子宮內膜癌（uterine corpus endometrial carcinoma，UCEC）之間的聯(lián)系尚不清楚。本研究通過生物信息學方法綜合分析GSDMs 家族在內膜癌中的表達情況及預后價值，以期為GSDMs 的靶向治療提供參考。

1 材料與方法

1.1 UCEC 中的GSDMs 家族表達 通過ULACAN 數(shù)據(jù)庫[8]（http://ualcan.path.uab.edu/）比較GSDMs 家族在內膜癌組織和正常子宮內膜中的表達水平及與腫瘤分期的關系。

1.2 GSDMs 家族在UCEC 中的預后生存分析 在Kaplan-Meier Plotter 數(shù)據(jù)庫[9]中從總生存期（OS）、無進展生存期（RFS）兩方面分析GSDMs 表達與內膜癌患者預后的關系。

1.3 UCEC 中GSDMs 及其相關基因的PPI 蛋白相互作用網絡和GO 功能、KEGG 通路富集 選擇cBioportal 網站[10，11]中的數(shù)據(jù)集UCEC（TCGA，F(xiàn)irehose Legacy）Complete samples 7 例，以∣Spearman’s correlation∣＞0.95，P＜0.001 為條件篩選與GSDMs共表達基因。STRING 數(shù)據(jù)庫[12]對GSDMs 家族基因其及共表達基因進行蛋白質互作網絡分析，Cytoscape[13]開展可視化分析并篩選核心基因，在Metascape 數(shù)據(jù)庫[14]中進行GO 功能和KEGG 通路富集分析。

1.4 UCEC 中GSDMs 家族與免疫浸潤的關系 根據(jù)TISIDB 網站[15]中TCGA 的UCEC 數(shù)據(jù)分析GSDMs家族基因與免疫抑制檢查點的關聯(lián)。另通過TIMER數(shù)據(jù)庫[16]評估GSDMs 表達和腫瘤免疫細胞浸潤水平的預后價值。

2 結果

2.1 GSDMs 家族在UCEC 中的表達 ULACAN 數(shù)據(jù)庫分析顯示，相較于正常內膜組織，子宮內膜癌組織中GSDMA、GSDMB、GSDMC、GSDMD 表達升高，GSDME 和PJVK 基因表達降低，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見圖1A；GSDMB 和DFNA5 的表達與腫瘤分期有關，見圖1B。

圖1 GSDMs 家族在UCEC 中的表達

2.2 GSDMs 表達與UCEC 患者生存預后的關系Kaplan-Meier Plotter 數(shù)據(jù)庫探究GSDMs 表達與內膜癌患者預后的關系，結果顯示GSDMD 低表達患者OS 和RFS 下降（P＜0.05），而其他基因表達量與患者OS、RFS 未見明顯相關性（P＞0.05），見圖2。

圖2 GADMs 在UCEC 中的預后價值

2.3 GSDMs 家族及共表達基因的功能富集分析 通過cBioportal 數(shù)據(jù)庫篩選了共表達基因，并進行功能富集分析，結果顯示有169 個基因與GSDMs 表達呈正相關，324 個基因與GSDMs 表達呈負相關；通過String 數(shù)據(jù)庫和Cytoscape 進行蛋白網絡互作分析，篩選出AKT1、HRAS 等核心基因，見圖3A。GO分析顯示，GSDMs 及其相關基因生物學過程主要富集于有絲分裂細胞周期、泛素依賴性蛋白質代謝過程；細胞組成變化主要在內體膜、中心體；分子功能變化顯著富集在核苷三磷酸酶活性；KEGG 信號通路富集分析顯示，GSDMs 及其相關基因主要在鞘脂類信號通路、AMPK 信號通路等，見圖3B。

圖3 GSDMs 家族及共表達基因的潛在機制

2.4 GSDMs 家族與UCEC 中免疫浸潤的相關性 在TIMER 中將GSDMs 家族和6 種TILs（B 細胞、CD4+T細胞、CD8+T 細胞、巨噬細胞、中性粒細胞和DC 細胞）進行Cox 比例風險回歸模型分析后發(fā)現(xiàn)，CD4+T細胞（HR=0.000，P=0.005）、CD8+T 細胞（HR=0.001，P=0.001）、GSDMB（HR=1.216，P=0.028）、GSDMD（HR=0.674，P=0.016）和GSDME（HR=1.330，P=0.026）可能是UCEC 的獨立預后因素，見表1。

表1 UCEC 中GSDMs 家族與主要TILs 的Cox 比例風險回歸模型（TIMER）

表1（續(xù)）

2.5 GSDMs 家族與免疫抑制檢查點的關系 在TISIDB 數(shù)據(jù)庫中分析發(fā)現(xiàn)，GSDMA、GSDMB、GSDMD 與PD-1 呈正相關；PD-L1 與GSDMA、GSDMC呈正相關，與PJVK 呈負相關；GSDMA、GSDMB、GSDMD 與CTLA4 呈正相關，見圖4。

圖4 UCEC 中GSDMs 家族mRNA 表達與免疫抑制檢查點mRNA 表達的相關性

圖4 UCEC 中GSDMs 家族mRNA 表達與免疫抑制檢查點mRNA 表達的相關性（續(xù)）

3 討論

GSDMs 家族是介導細胞焦亡的一組重要蛋白，除PJVK 外，所有家族蛋白均含有形成膜孔的N-末端結構域、具有調節(jié)性的C-末端結構域、中央接頭區(qū)域3 個相似結構[17，18]。在正常情況下，C-末端結構域緊密結合并掩蓋N-末端并抑制其活性，使得全蛋白失活。當受到外界刺激時，中央接頭結構域被半胱天冬酶或顆粒酶裂解切割后，N-末端與C-末端結構域分離，結合脂質并通過寡聚化和插入膜形成細胞膜孔隙，導致了促炎細胞因子和細胞內容物過度釋放，引起細胞破裂，甚至細胞焦亡，破壞機體穩(wěn)態(tài)發(fā)揮關鍵作用[19-21]。生物信息學分析是一種綜合計算機科學、信息學及統(tǒng)計學的復雜的生物學研究方法，有助于臨床全方面的識別疾病的轉錄水平、突變特征等多變的生物學意義[22，23]。本研究基于多個免費開放的權威性數(shù)據(jù)庫的生物信息學數(shù)據(jù)對GSDMs 家族在子宮內膜癌中的生物學意義進行綜合系統(tǒng)性的探究。

本研究結果發(fā)現(xiàn)，相較于正常內膜組織，子宮內膜癌組織中GSDMA、GSDMB、GSDMC、GSDMD 表達升高，GSDME 和PJVK 基因表達降低，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），且GSDMB 和DFNA5 的表達與腫瘤分期有關。然而，僅GSDMD 低表達患者OS 和RFS 下降（P＜0.05），而其他基因表達量與患者OS、RFS 未見明顯相關性（P＞0.05），與Yang Y 等[24]研究結果類似。但關于GSDMs 對UCEC 的預后價值仍有待進一步研究，這可能是因為腫瘤發(fā)病機制復雜，單基因并不能完全預測患者總體的生存意義，也可能是數(shù)據(jù)信息不足或存在偏倚，期待后續(xù)更換數(shù)據(jù)庫、收集臨床樣本或者尋找相關的機制與GSDMs 交互性的探索分析。此外，本研究中GO 和KEGG 通路富集分析顯示，GSDMs 家族參與調控細胞分裂周期、泛素依賴性蛋白質代謝過程、內體膜、鞘脂信號通路和AMPK 信號通路等，且通過對GSDMs 家族及相關基因進行蛋白質互作網絡分析發(fā)現(xiàn)AKT1、HRAS、KRAS 等基因與GSDMs 的表達及調控機制有關。腫瘤相關免疫浸潤細胞是腫瘤免疫研究的熱點。子宮內膜周期變化與慢性炎癥密切相關，免疫細胞、細胞因子、趨化因子等微環(huán)境成分的變化參與腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程。在TIMER 數(shù)據(jù)庫進行Cox 比例風險回歸模型分析發(fā)現(xiàn)，CD4+T 細胞（HR=0.000，P=0.005）、CD8+T 細胞（HR=0.001，P=0.001）、GSDMB（HR=1.216，P=0.028）、GSDMD（HR=0.674，P=0.016）和GSDME（HR=1.330，P=0.026）可能是UCEC 的獨立預后因素，有望成為腫瘤免疫治療的新型腫瘤標志物。有研究表明[25]，在乳腺癌中過表達GSDME 增強了TAM 對腫瘤細胞的吞噬作用以及腫瘤浸潤性自然殺傷細胞和CD8+T 淋巴細胞的數(shù)量。Xi G 等[26]研究表明，GSDMD 在非小細胞肺癌中高表達并與CD8+T 淋巴細胞顯著正相關，CD8+T 淋巴細胞活化后，GSDMD 的mRNA 表達水平及裂解形式的蛋白表達水平上升。由此推測，GSDMs 通過調控免疫細胞浸潤在UCEC 的致病機制中發(fā)揮作用。

免疫檢查點指固定在免疫系統(tǒng)中的抑制通路，主要維持自身耐受性和調節(jié)外周組織生理免疫反應的持續(xù)時間和幅度，在腫瘤中機體將免疫檢查點作為腫瘤免疫抵抗的重要機制之一[27]。本研究通過分析UCEC 中GSDMs 表達與經典免疫檢查點關鍵基因表達的相關性發(fā)現(xiàn)，除了PJVK 與PD-L1 表達存在負相關性外，其他基因與免疫檢查點呈中度甚至較強的正相關性，推測GSDMs 可能是未來免疫檢查點治療的潛在預測性生物標志物。

綜上所述，GSDMs 家族與子宮內膜癌的致病機制、預后價值、免疫浸潤相關，是子宮內膜癌診斷標志物以及免疫治療的潛在靶點。雖然本研究基于多個數(shù)據(jù)庫綜合分析了GSDMs 家族在UCEC 中的表達特征、預后價值及免疫浸潤等的關系，然而本研究還存在一定的局限性：首先，研究為在線數(shù)據(jù)庫分析，雖有可信度，但缺乏基礎實驗驗證；其次，GSDMs的預后價值不佳，這可能與樣本量不足、數(shù)據(jù)偏倚或疾病機制復雜有關。相信在未來通過生物信息技術與實驗驗證的深入研究能挖掘出GSDMs 家族在UCEC 的作用機制，讓GSDMs 家族能成為UCEC 的診斷、治療和預后判斷的有效靶點。