基于癌症基因组图谱数据库探索肿瘤突变负荷及差异基因与卵巢癌的预后分析.pdf

中国性科学 年 月第 卷第 期 ，任秀亚，谢薇，冷羽，等 循经拍打操联合耳穴埋豆对围绝经期失眠的影响研究 现代中西医结合杂志，（）：，姚芡芡，蒲树英，罗艳芳 基于数据挖掘的耳穴埋豆治疗原发性痛经选穴规律分析 现代医学，（）：李荔，周嘉禾，李末娟，等 多囊卵巢综合征表观遗传学、代谢组学、肠道菌群新机制前沿展望 实用医学杂志，（）：寇丽辉，侯丽辉，郝松莉，等 多囊卵巢综合征 例患者临床及内分泌代谢特征分析 中华中医药杂志，（）：（收稿日期：）【基金项目】十堰市太和医院院级课题基金项目（）【通讯作者】方彩云，：妇科与生殖医学基于癌症基因组图谱数据库探索肿瘤突变负荷及差异基因与卵巢癌的预后分析柏诗玉方彩云，龚坤雪黄银银赵锐王云，李肖肖湖北医药学院附属太和医院妇科，湖北 十堰 太和医院妇科，湖北 十堰 【摘要】目的分析肿瘤突变负荷（）及基因差异表达与卵巢癌患者预后的关系，并依据 背景下获取免疫细胞浸润分布情况分析其对卵巢癌患者预后的影响。方法从癌症基因组图谱（）数据库获取卵巢癌患者体细胞突变数据、基因转录组数据及临床信息，利用 软件对数据进行生存分析及差异分析，采用非负矩阵分解 算法确定免疫细胞与 亚型之间的相关性。结果纳入卵巢癌体细胞突变数据下载的样本，其中突变种类最多的为错义突变；变异类型中单核苷酸多态性（）占比最大。单核苷酸变异种类（）中的 转换最多，次之；突变频率最高的基因为 ，其次为 ，但二者是否突变与生存时间无关（、）；是否突变与生存时间无关（）；水平与卵巢癌总生存时间无关（），与无进展生存时间相关（）。高 组与低 组之间筛选出 个差异表达基因，分别是 、；其中 为上调基因（在差异分析中发现，在高 水平下，呈现高表达），其余 个为下调基因。对已筛选出的差异表达基因进行生存分析：与总生存时间相关（）；及 与无进展生存相关（、）。对两组之间浸润性免疫细胞的占比进行差异分析，发现活跃 细胞及活跃自然杀伤细胞在低 组中占比更高（），、巨噬细胞的浸润程度在高 组中占比较高，巨噬细胞在低 组中占比较高。结论 与卵巢癌的预后存在相关性，高 能够获得更长的生存时间；的表达水平可能更好地作为卵巢癌患者预后判断的指标。巨噬细胞在卵巢癌中的抗肿瘤作用得到了验证。【关键词】卵巢癌；肿瘤突变负荷；预后；生存分析【中图分类号】【文献标识码】，；，【】（）中国性科学 年 月第 卷第 期 ，（），（）（），（，）（）（），（），（，），：（）；（，）（），；【】；卵巢癌是女性第 大常见癌症，是妇科癌症的首要死亡原因，超过 的卵巢癌患者在确诊时已达癌症晚期 。卵巢癌起源于卵巢或输卵管，并在整个腹膜腔内转移。其导致患者死亡的主要原因是转移性疾病，而不是原发肿瘤 。长期以来，以卡铂和紫杉醇为基础的手术和化疗一直被认为是原发性卵巢癌的主要治疗基石 。近年来，免疫治疗作为卵巢癌的一种新疗法，在卵巢癌的治疗中逐渐引起人们的关注，并取得了一定的成效，例如程序性死亡受体 程序性死亡受体 配体 （，）免疫检查点抑制剂，但是患者对这些抑制剂的总体反应率仍然很低 。在免疫治疗研究进展中，肿瘤突变负荷（，）也成为肿瘤免疫治疗的新兴生物标志物 。定义为每百万碱基中被检测出的体细胞基因编码错误、碱基替换、基因插入或缺失错误的总数 ，与触发抗肿瘤免疫的新抗原的出现有关 ，可用于选择受益于免疫检查点抑制剂治疗的患者 。高提示产生的新抗原多，应用免疫检查点抑制剂释放的 细胞更有可能识别新抗原，从而达到攻击和杀死肿瘤的作用。因此，肿瘤组织中 检测可能有助于预测免疫检查点抑制剂的疗效。与此同时值得注意的是，并不是所有位于细胞表面的肿瘤性抗原具有免疫源性，因肿瘤类型及不同患者而不同。本研究通过癌症基因组图谱（，）数据库探索卵巢癌的基因突变及 的总体情况，发掘 与卵巢癌的相关性，以及其差异基因对预后的影响，从而加深对卵巢癌的发生发展的理解。?对象与方法 数据获取于 年 月从 数据库网站（：）检索并下载卵巢癌患者的体细胞基因变异数据、基因表达数据及临床数据。若样本临床数据不完整，将其剔除本研究。基因突变数据特征针对下载所得的临床数据进行分析，获取本次样本的基本情况；同时利用 版 语言的 包进行卵巢癌基因变异数据可视化分析，得到总样本 中国性科学 年 月第 卷第 期 ，中基因变异分型分类分型占比、单核苷酸变异的分类占比、突变基因占比及突变基因之间的相关性等。基因突变及 与预后的关系根据基因突变的情况选择突变率高的基因，并针对这类基因分为突变型与未突变型（野生型）两组，并对该两组进行生存分析，以判断预后情况。本研究 全外显子体细胞突变数据为 格式，选择下载 软件处理后的体细胞突变数据计算 。提取临床信息的总生存时间（）与无进展生存时间，根据 的中位值将其分成两组，即高 组与低 组，利用 语言的 包行 分析评价 在卵巢癌中与生存预后的相关性，得到：（）卵巢癌 与高 组、低 组间的关系，获取总体生存曲线；（）卵巢癌无进展生存时间（）与高 组、低 组间的关系，获取无进展生存曲线。卵巢癌高 组与低 组的差异表达基因，分析其与预后的关系获取 表达矩阵并进行预处理后，将高 组、低 组与样本的 表达矩阵整合，利用 及 语言的 包进行处理（设置 绝对值 并 ），从而获得高 组、低 组的差异表达基因，并对差异基因进行生存分析（包括 与 ），判断所得基因与卵巢癌预后的相关性。高 组与低 组的浸润性免疫细胞的相关性为深入了解卵巢恶性肿瘤免疫细胞的组成，对 表达矩阵进行了校正，应用 算法计算浸润免疫细胞的表达量，该算法是采用反卷积算法来计算 种肿瘤中浸润的免疫细胞的表达量 。对比分析高 组、低 组中卵巢癌免疫细胞浸润的占比差异。表示差异具有统计学意义。?结果 卵巢癌基因突变概况根据 数据库下载数据进行分析后，按照卵巢癌基因突变率高低排序，前 项分别为（图 ）：、。其中 居于首位（占比 ）；占比 。基因与基因之间的交互关系（图）：与 呈高度协同相关性（），与 呈明显协同关系（）；与 、与 两两之间也呈现协同关系（）；突变种类最多的是错义突变；变异类型最多的是单核苷酸多态性（）的变化；单核苷酸变异种类（）最多的是 转换，其次为 。具体结果详见图 。发生突变与预后根据下载数据分析后所得突变频率情况，位列首位，其次，常见的 位于前 项内，占比 ；并未位列其中，与 均为肿瘤抑癌基因，为编码横纹肌的大量蛋白质的基因，对 进行突变与未突变的生存分析，并分别绘制生存曲线（图 ），结果分别是：、。综合统计结果，是否发生突变与卵巢癌 无关（）；突变频率的高的基因对于卵巢癌的预后无显著差异（）。图 卵巢癌前 位基因的突变瀑布图（涵盖 个样本，在 样本中占比 ）图 突变基因交互关系中国性科学 年 月第 卷第 期 ，注：为突变种类；为突变类型；为单核苷酸变异分类；为单个样品突变量；为变异分类总括图；为突变频率前 位的基因。图 卵巢癌遗传突变图 、是否突变的生存曲线 与卵巢癌预后分析 按照负荷量大小排序，取中位值分成两组，即低 组与高 组。两组与 无显著差异（，图 ）；两 组 与 有 显 著 差 异（，图 ）；高 往往提示肿瘤细胞表面出现新抗原，大多数情况下可作为免疫靶点，针对这类存在高 的患者可以通过接受免疫治疗，获得更大的生存效益。在两种生存分析中，均显示高 的卵巢癌患者的 比低 患者更长。差异表达基因与卵巢癌预后分析高 组、低 组与表达矩阵整合后分析得出 、共个差异基因（），与 差异突出；值分别是：，中国性科学 年 月第 卷第 期 ，；结果表明，与低 组比较，在高 组上调，其余 个基因表达下调。将差异表达基因（）与 进行分析，得出 的表达与 有相关性（），其余 个 与 无相关性。个 中，和 与 有相关性（、，图），即 与 高表达的卵巢癌患者可以获得更好的预后。注：为肿癌突变负荷。图 高、低 与卵巢癌总生存时间的关系注：为肿癌突变负荷。图 高、低 与卵巢癌的无进展生存时间的关系 高 组、低 组与免疫细胞浸润的关系对于肿瘤微环境而言，浸润性免疫细胞的分布十分重要，本研究中不同 组与 种浸润性免疫细胞的结果表明（图 ）：幼稚 细胞及活化的自然杀伤（）细胞在低 组与高 组中存在显著差异（、）；与高 组比较，幼稚 细胞、活化 细胞均在低 组浸润程度高，虽然差异无统计学意义（），但 、型巨噬细胞的浸润程度在高 组中占比较高，型巨噬细胞在低 组中占比较高。图 卵巢癌差异表达基因的生存曲线中国性科学 年 月第 卷第 期 ，注：浅色为低 组，深色为高 组；为肿瘤突变负荷。图 高 组、低 组与免疫细胞浸润的关系?讨论到目前为止，仍无有效的方法对卵巢癌进行筛查或早期检测，因此，大多数患者在最初诊断时已达晚期 。卵巢癌的一线治疗包括手术减瘤和铂类化疗 。虽然最初的反应通常很好，但患者常对化疗产生耐药性并最终效果不佳。因此，开发新的治疗策略以改善临床结果至关重要。目前的免疫疗法，包括检查点阻断和过继性 细胞转移（），已成为多种癌症类型的临床有效治疗方式。肿瘤浸润淋巴细胞（）与患者生存率呈正相关，现已被认为是免疫治疗和化疗反应的预测性生物标志物 。在卵巢癌中，细胞的存在及其与临床疗效改善的相关性已在早期研究中观察到，这确立了利用免疫疗法治疗卵巢癌的有效性 。基因的突变导致肿瘤的发生，故采用精准靶向的治疗方式可改善肿瘤患者的生存时间或阻止癌症的进展。近年来，靶向药物聚腺苷二磷酸核糖聚合酶（）抑制剂显示优势，认为在 突变的卵巢癌患者及遗传性卵巢癌乳腺癌综合征患者中表现明显，究其根本原因在于只要能够达到 突变合成致死的效应，最终均可延缓疾病的进展。本研究中，总体样本中发生 突变的仅占 ，理论上通过 抑制剂改善整体卵巢癌患者的预后情况是较为局限的；在最新研究中，中国首个 抑制剂前瞻性期多中心临床研究（研究）发现：无论基因 是否发生突变皆可显著获益；但着眼于治疗现状，予以治疗后带来的益处仍为局限；抑制剂的上市，明显提高了有 突变的卵巢癌患者的生存率，但是卵巢癌患者的整体生存率并未得到较好改善，年相对生存率仅为 左右 。强调了基因突变的累积效应。本研究通过对 数据库中卵巢癌基因突变的样本整理，发现一个样本不仅存在一个基因突变，而是多种基因突变同时存在；在基因交互关系图中，其中一个基因突变时，也存在其他基因突变的趋势；反映卵巢癌的发生发展是复杂的分子及多基因突变的共同效应。突变占卵巢癌基因突变数量有限，对于目前的免疫治疗方案来说，联合免疫治疗的选择是趋势方向。高 水平提示卵巢癌患者会有更好的预后。卵巢癌的 水平与 呈明显相关性，与之前的研究一致 。基于 数据库研究分析中找到 个差异基因，再进一步从 表达方面做预后分析，发现卵巢癌差异基因中 从基因表达水平上与 存在相关性。通过本研究，可能可以作为判断卵巢癌预后的指标之一。是免疫球蛋白超家族的成员，在细胞黏附中发挥作用。已知恶性肿瘤的浸润、转移与其黏附分子表达的改变有关。卵巢癌常见的转移方式为直接蔓延与腹腔种植。本研究中，的高表达可以给卵巢癌患者带来更好的生存期，同时在高 时也呈现高表达，从而辅助判断卵巢癌患者的预后疗效；可能在卵巢癌肿瘤细胞转移方面发挥作用，探究 是怎样发挥作用仍需要后期的临床样本进行分析。现在卵巢癌方面少有文献在 进行探索，有文献对其在骨质疏松 、阿尔兹海默病 中进行报道。因此，有很大的探索空间，进一步研究 中国性科学 年 月第 卷第 期 ，有助于揭示卵巢癌的转移机制及新的免疫治疗方向。巨噬细胞在发育过程中表现出相当大的可塑性，对环境信号（例如决定其表型的细胞因子和生长因子）能够做出反应。经典的极化或 巨噬细胞被认为具有抗肿瘤作用，可产生促炎性细胞因子并促进 细胞免疫。相反，通常参与伤口修复的极化或 巨噬细胞具有抗炎作用，并且可以促进肿瘤发生 。免疫细胞在肿瘤微环境中的占重要组成成分，免疫细胞可能在肿瘤的发展中发挥多种作用 。本研究了解了肿瘤免疫细胞浸润的情况，高 组中 、型巨噬细胞浸润率较高，表明了高 有诱导机体免疫反应的作用，高 预后较好，说明这类细胞浸润预示着好的预后，这样的结果与 巨噬细胞具有抗肿瘤作用保持一致。苏良生等 的临床检测研究报道了卵巢癌中的 巨噬细胞高于良性卵巢肿瘤，这也提供了有力证明。为了使如 的免疫检查点封锁有效，肿瘤中必须有强大的 细胞反应，并且这些 、巨噬细胞的相对比例对 细胞免疫具有重要影响 。本研究仍存在局限，如高突变负荷与实体瘤癌症免疫治疗的临床疗效相关 ，但最能预测反应或预后的 临界值还没有达成共识 。若能统一 患者的 临界值，临床医生便能准确地应用免疫疗法治疗患者。综上所述，高 预示卵巢癌患者有更好的预后，能够取得好的免疫治疗效果。的表达水平在高 组上调及其表达量与生存也呈正相关，所以 可能更好地作为卵巢癌患者预后判断的指标；本身作为黏附分子，也为研究卵巢癌转移机制提供了新思路，这还需要大量的临床研究加以验证。参考文献 ，（）：，（）：，：，（）：，：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，：，（）：，（），（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：苏良生，叶德力 卵巢癌腹水微环境中肿瘤相关巨噬细胞浸润情况及其表型特征 中国卫生检验杂志，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：（收稿日期：）