铜死亡相关基因在甲状腺乳头状癌组织中的表达和临床意义_解杰.pdf

基金项目：河南省中青年卫生健康科技创新领军人才培养项目（）作者简介：解杰（），女，硕士在读，主要从事甲状腺疾病临床与基础研究。：通信作者：樊玉霞（），女，博士，副主任医师，主要从事甲状腺疾病临床与基础研究。：铜死亡相关基因在甲状腺乳头状癌组织中的表达和临床意义解 杰，郭慧楠，卢秀波，樊玉霞（郑州大学第一附属医院甲状腺外科，河南 郑州）摘要 目的 探讨铜死亡相关基因（）在甲状腺乳头状癌（）组织中的表达，并探索其在 预后中的潜在价值。方法 数据库下载来源于癌症基因组图谱数据库（）中 数据集的转录组数据及对应临床信息，并结合 泛癌临床资料数据集的随访信息。通过基因差异性分析和 回归分析筛选出与 疾病无进展生存期（）相关的。采用 秩和检验分析该基因在 组织和癌旁组织之间的差异表达和该基因与临床特征的关系，进一步使用 回归分析该基因与 患者 的相关性。最后对该基因进行基因集富集分析（）。结果 本研究从 数据库筛选纳入 患者 例。最终识别出在 中 个上调的 基因（赖氨酰氧化酶样蛋白和周期蛋白依赖激酶抑制因子 基因）和 个下调的 基因铜蓝蛋白、血管内皮生长因子 和铁氧还蛋白 （）基因。单因素分析筛选出与 相关的 个 基因。在 组织中显著低表达（），表达水平与伴有腺体外侵犯（）、较高的 分期（）和有淋巴结转移（）有关。与 患者的预后呈正相关（），低表达组有更高的疾病进展风险。回归分析显示，是 患者 的独立预后指标（）。结果显示在低表达表型中，途径和 复制均呈差异富集。结论 是与 患者 相关的，与 预后密切相关，为该肿瘤的治疗和预后监测提供了新的方向和证据。关键词 甲状腺乳头状癌；铜死亡相关基因；铜死亡；：中图分类号 文献标识码 文章编号 （），（，）（）（），（），（）（），（）肿瘤基础与临床 年 月第 卷第 期 （），（）（）（），（），；甲状腺癌是最常见的内分泌恶性肿瘤，近年来发病率呈明显上升趋势。据报道，年全球甲状腺癌以 的发病率位居第 位。甲状腺乳头状癌（，）最常见，约占甲状腺癌的。尽管 预后良好，但 的患者有复发性疾病，的患者会发生远处转移（肺部和骨骼），在某些情况下还会发生肿瘤特异性死亡。目前各种肿瘤的标志物都很多，比如肺癌和食管癌，也有不少关于 颈部淋巴结转移的危险因素的报道，但迄今为止，转移的分子机制尚不完全清楚。因此，深入研究 的预后相关因素及其相关潜在机制，寻找 潜在的治疗靶点具有重要意义。细胞死亡是肿瘤研究的一个热点领域，已被证明是恶性肿瘤起源和发展的基础。铜死亡是一种新型的细胞程序性死亡，最近报道与肿瘤进展密切相关，细胞内铜水平的改变可能影响恶性肿瘤的发展和进展。患者的血清和癌组织中的铜水平显著升高，预后差的患者尤为显著，但目前关于 预后与铜死亡的关系方面鲜有报道。本研究通过对多个数据库相关数据进行分析并验证，筛选 相关的铜死亡相关基因（，），并初步探索了其在 患者的疾病无进展生存期（，）中的潜在价值。材料与方法 样本数据的下载和处理 样本数据的下载通过 数据库（：）下载了来源于癌症基因组图谱数据库（，）中 数据集的转录组数据及对应临床信息。数据集的对应随访信息获取于 泛癌临床资料数据集。从已发表的文章中获取。样本数据的处理使用 对获取的 数据集处理，首先，将从 数据库获取的基因表达矩阵导入，得到 例甲状腺癌和癌旁组织基因表达情况。再次将 数据集对应的临床资料导入，纳入了包括年龄、性别、腺体外侵犯情况、分期在内的临床资料。然后将包含生存信息的 泛癌数据集导入，我们提取出 数据中对应 患者的 状态及。根据 标本编码将生存信息与临床信息合并。最终得到了 例有完整临床数据和基因表达数据的 样本以及 例癌旁正常组织的基因表达样本。纳入和排除标准 患者纳入标准：）具有完整的基因表达数据和相对应的临床数据；）病理证实是。排除标准：）随访时间；）合并有其他恶性肿瘤。根据纳入和排除标准，我们最终得到 例有完整临床信息和基因表达信息的 样本信息。见表。差异性基因的筛选我们使用 例 样本以及 例癌旁组织样本的基因表达数据，通过 的“”包进行差异性分析，选取校正后 并且（差异倍数 ）者为差异表达基因。随后，我们将筛选出的差异性表达基因与 数据集中 患者的 联合分析其关联。我们使用 的“”包对获取的差异性基因与 状态和 构建 回归方程。使用 进行单因素 生存分析，最终选取 者为与 患者 相关的。富集分析我们使用 的“”包对 的基因集进行基因集富集分析（，）。结合 分析得到的富集分数、标准化富集分数（，）、名义（）和错误发现率（）和对各表型中富集的通路进行排序和分析。统计学处理 采用 进行所有统计分析和可视化。采用 秩和检验分析 在 组织和癌旁组织之间的差异表达以及 表达水平 表 数据库中 例 患者的临床特征（）临床特征（）年龄 岁（）（）腺体外侵犯 有（）无（）分期 （）（）分期 （）（）分期（）（）性别 女（）男（）状态 无（）有（），与临床特征的关系。对纳入的 例，以疾病进展为随访终点，通过 的“”包和“”函数计算出 最佳截断值，根据截断值将 患者划分为高表达组和低表达组，进行 分析和 检验以比较 组 的差异。对纳入的 例 样本，以疾病进展为随访终点，使用单因素、多因素 回归分析比较 与临床特征（性别、年龄、有无腺外侵犯以及 分期）对生存的影响。检验水准 。结果 组织中 的筛选我们使用 数据集中纳入研究的 例 组织以及 例癌旁正常组织基因数据进行差异性分析，得到 个上调基因和 个下调基因，将结果可视化，绘制火山图。与从已发表的文献中获取的 个 相比对，最终获得 个在 组织和癌旁正常组织差异表达的，即铜蓝蛋白（，）、血管内皮生长因子 （，）、铁氧还蛋白（，）、赖氨酰氧化酶样蛋白（，）和周期蛋白依赖激酶抑制因子（，）基因，其中表达上调的基因有 和 等 个，表达下调的有、和 等 个。随后我们结合 患者的基因表达信息与预后信息将 个差异表达 纳入单因素 分析，基于 和 状态筛选出与 相关的 个（），即。见图。图 差异表达基因筛选结果：以 为界，左边是下调基因，右边是上调基因；：差异表达基因韦恩图；：筛选出具有预后价值的 肿瘤基础与临床 年 月第 卷第 期 与 患者临床特征的关系 表达水平在 组织中显著低于癌旁组织（）。与腺体外侵犯情况（）、较高的 分期（）和有淋巴结转移（）有关，而与性别（）、年龄（）以及有无远处转移（）无明显关联。见图。生存分析 首先，将纳入研究的拥有完整临床信息 例 患者，以疾病进展为随访终点。使用 的“”包和“”函数计算出个 最佳截断值为 ，将高于截断值者划分为高表达组，低于截断者划分为低表达组。生存分析显示 表达与 患者的预后呈负相关（），低表达组较高表达组有较差的预后，即 患者中 低表达组有更高的疾病进展风险。单因素 回归分析显示，低表达与 较差的预后显著相关（）。其他与较差预后相关的临床特征包括年龄（）、腺体外侵犯（）、分期（）和远处转移（）。在多因素 回归分析中，依然与 独立相关（），是 患者 的独立预后因素。将多因素 回归分析结果可视化，绘制森林图。见表、图。图 在不同甲状腺组织中表达及其与临床特征的关系：在 组织和癌旁正常组织中的表达比较；：与是否伴有腺体外侵犯（）、分期（）、年龄（）和性别（）的关系分析表 单因素和多因素 回归分析筛选与 患者 相关的影响因素临床特征 单因素回归分析 多因素回归分析 年龄（）（）性别（）腺体外侵犯（）（）分期（）（）分期（）（）分期（）（）（）富集分析为了探索 在 中的相关信号通路，我们在 低表达祖和高表达组中进行了基因集富集分析。从 结果中，以 ，且（）为筛选标准，得到了 个信号通路，其中高表达表型中基因集 个，低表达表型中 个基因集。其中高表达表型中 值最大的为氧化磷酸化，低表达表型中 值绝对值最大的为金黄色葡萄球菌感染。根据 富集得到的结果，对高表达表型中基因集 值前 的 富集结果进行可视化，绘制对 富集图。此外，在 高表达表型中，脂肪酸代谢、三羧酸循环代谢和甲状腺激素的合成信号通路呈差异富集；在低表达表型中，途径和 复制均呈差异富集。见图。图 纳入患者的生存分析图：不同 表达患者 生存分析图；：不同临床亚组 患者 森林图图 富集分析结果：上调通路图；：下调通路图 讨论铜是各种生物过程中不可缺少的微量元素。一项研究表明，人类细胞具有铜依赖性，铜死亡不同于已知的其他死亡机制，是通过铜与三羧酸循环的脂酰化成分直接结合，使脂酰化的蛋白质聚集和随后的铁硫簇蛋白丧失，从而导致蛋白毒性应激并最终导致细胞死亡。越来越多的证据表明，铜稳态的失衡可以影响肿瘤生长并诱导肿瘤细胞死亡。近期不少研究发现铜在肿瘤免疫和抗肿瘤治疗中起着不可或缺的作用。随着对其研究的不断深入，有学者发现铜死亡在肿瘤的恶性进展中发挥着重要作用。患者的血清和癌组织中的铜水平显著升高，预后差的患者尤为显著，但其在 进展中的作用及其在该恶性肿瘤预后评估中的潜在价值尚不清楚。本研究通过对 有关的 的研究，筛选出了对 肿瘤基础与临床 年 月第 卷第 期预后有影响的，并初步探索了其在 预后评估中的潜在价值及可能机制。本项研究中，我们首先对从 数据库下载的 样本和癌旁组织样本进行基因差异性表达分析，并与 个 取交集，获取了 个差异性表达的，即、和。回归分析发现 与 预后密切相关，且 的表达与 呈负相关。首先我们分析了 数据库获取的基因数据，比较了 组织和癌旁正常组织中 的表达，发现 在 组织中显著低表达。此外验证 的表达与其他临床特征有关，发现与伴有腺体外侵犯、较高的 分期和有淋巴结转移显著相关。其次通过 生存分析验证了 对于 患者 的影响，结果显示，低表达组有更高的疾病进展风险。最后通过 回归分析验证影响 患者疾病进展的危险因素，单因素 回归分析表明，低表达与疾病进展显著相关；其他临床参数，包括年龄、腺体外侵犯、更高的 分期和远处转移与疾病进展显著相关；多因素 回归分析显示，是 患者 的独立预后因素，并证明其作为 肿瘤标志物的潜力。编码一种小铁硫蛋白，可以通过 将电子从还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸转移到线粒体细胞色素，并参与类固醇、维生素 和胆汁酸盐的代谢。目前发现 与多种恶性肿瘤的预后密切相关。有研究发现 在肺腺癌和肾透明细胞癌组织中表达较低，其表达水平与预后成明显负相关。本研究发现 与 预后密切相关，但 在 恶性进展中的作用和潜在应用价值尚不清楚。等发现 是蛋白酯酰化的上游调节因子，对铜诱导的细胞死亡至关重要。随着对其研究的不断深入，出现了一些针对铜代谢途径治疗恶性肿瘤进展的新方法。等证实铜离子载体可以直接作用于乳腺癌和肺腺癌细胞中的，抑制 合成硫铁蛋白簇，并可促进铜依赖性细胞死亡，同时 可以增加埃司洛尔引起的铜死亡，在提高恶性肿瘤靶向药物的疗效方面具有重要意义。鉴于本研究发现 与 预后密切相关，我们有理由相信 不仅可以作为评估 预后的关键指标，同时为寻找新的治疗靶点提供了一种新的途径。为进一步探索 在 恶性进展中的机制，本项目通过 富集分析，发现低表达的 在细胞凋亡、通路和 复制等通路富集。肿瘤抑制因子是一种转录因子，可以在一系列应激反应中被激活，例如 损伤，癌基因激活和缺氧等。铜作为 酶 活 性 的 变 构 调 节 剂 通 过 结 合 酶 支 的变构激活可促进 蛋白质降解，结合 患者体内铜水平显著升高，推测 患者体内 蛋白降低的因素部分与铜水平密切相关。此外，有研究发现 是 靶标，并使肿瘤细胞对化疗药物 氟尿嘧啶和 诱导的细胞凋亡敏感。鉴于 是将电子从还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸转移到 和 的关键酶，我们推测对于 患者，蛋白的减低，导致 将电子从还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸转移到 受阻，进而可能通过抑制铜死亡导致 的恶性进展，但更深入的机制尚需进一步研究。综上所述，与 预后密切相关，其水平与 患者的 呈显著负相关，对 恶性进展的影响机制可能通过铜死亡途径来实现。参考文献：，：，（）：，（），：张丽亚，贾培君，尚晋文，等 食管癌肿瘤标志物的研究进展 肿瘤基础与临床，（）：王琳，高松涛，张莎莎，等 血清肿瘤标志物联合检测对肺癌的诊断价值 肿瘤基础与临床，（）：，（），：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（），（）：，（）：，：，：，（）：，（）：，：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：（收稿日期：）肿瘤基础与临床 年 月第 卷第 期