自噬相关基因的表达量化及其对肾透明细胞癌的预后价值分析.pdf

【】./.论著临床自噬相关基因的表达量化及其对肾透明细胞癌的预后价值分析伍艳婷舒文莹王艳平周毅简晓顺基金项目:白求恩求索药学科研能力建设项目资助()作者单位:广州医科大学附属肿瘤医院(伍艳婷、舒文莹、王艳平、简晓顺)广州医科大学药学院(伍艳婷、王艳平、周毅)通信作者:简晓顺:.【摘 要】目的 采用生物信息学方法分析预后相关的自噬相关基因在泛癌中的表达并构建肾透明细胞癌()的预后模型以准确评估患者的预后 方法 于 数据库筛选与预后相关的自噬相关基因得到的基因用 计算其在各癌症中的自噬评分以量化其在癌症中的表达 单因素、多因素 回归分析筛出自噬评分与 患者预后的相关性 包分析 患者差异表达的自噬基因再进行逐步、和多因素 回归分析以构建风险预后模型生存曲线、受试者工作特征曲线()评估模型的预测价值 计算高低风险组间免疫细胞的浸润情况采用 数据库筛选模型基因的敏感性药物 结果 与预后相关的自噬相关基因在各癌症中的表达存在差异其中在 中表达最高且自噬评分与其预后密切相关 经逐步回归分析、分析筛选出 个 的预后模型基因并经多因素 回归分析显示 和 高表达是影响 预后的危险因素().(.)、.(.)而 和 高表达是影响 预后的保护因素().(.)、.(.)模型基因风险评分、分期和 分期可作为 预后的独立影响因素(.)曲线显示模型基因预测 患者、年生存率的曲线下面积()分别为.、.、.高低风险组患者在多种免疫细胞浸润中存在差异与低风险组比较高风险组中 细胞、辅助性滤泡 细胞、调节性 细胞和 巨噬细胞等比例显著增加而静息杀伤细胞、单核细胞和静息肥大细胞等比例显著降低 模型基因与多种癌细胞系药物的敏感性相关尤其是在肾癌细胞系中相关性系数可达到.以上 结论 自噬相关基因分析可为 患者提供独立、可靠的生物标志物和治疗靶点为探索 个性化治疗提供新思路【关键词】肾透明细胞癌自噬相关基因预后免疫浸润药物敏感性【中图分类号】.【文献标识码】.:.:()【】Using bioinformatics methods to analyze the expression of prognostic autophagy relatedgenes in pancancer and construct a prognostic model for renal clear cell carcinoma(KIRC)to accurately assess the prognosis of patients.The autophagy related genes related to prognosis were screened from the GEPIA database,andthe obtained genes were used to calculate their autophagy scores in various cancers using ssGSEA to quantify their expression in cancer.Univariate and multivariate Cox regression analysis screened the correlation between autophagy scores andprognosis in patients with KIRC.The edgeR package analyzed autophagy genes differentially expressed in patients withKIRC,and then conducted stepwise,LASSO,and multivariate Cox regression analysis to construct a risk prognosis model.The survival curve,and subject work characteristic curve(ROC)were used to evaluate the predictive value of the model.CIBERSORT calculates the infiltration of immune cells between highrisk and highrisk groups,and uses the CellMiner database to screen sensitive drugs for model genes.The expression of autophagy related genes related to prognosisvaries among various cancers,with the highest expression in KIRC,and autophagy scores are closely related to prognosis.疑难病杂志 年 月第 卷第 期 .Four prognostic model genes for KIRC were selected through stepwise regression analysis and LASSO analysis.Multivariate Cox regression analysis showed that the high expression of BIRC5 and EIF4EBP1 was a risk factor affecting the prognosis of KIRC HR(95%CI)=1.021(1.010 1.033),1.003(1.001 1.005),while the high expression of BAG1 and BNIP3 was aprotective factor affecting the prognosis of KIRC HR(95%CI)=0.963(0.942 0.985),0.997(0.994 0.999).Model gene riskscore,M stage,and N stage can be independent influencing factors for the prognosis of KIRC(P 错误发现率().预后模型的构建将 例 患者数据随机分为训练集 个(占总 数据的/)和测试集 个(占总 数据的/)将 个 与 的差异表达基因取交集得到差异表达自噬相关疑难病杂志 年 月第 卷第 期 .基因()对训练集进行逐步回归分析、回归分析确定最终模型基因根据多因素 回归分析的回归系数和基因的表达量建立风险预后模型建立预后模型公式为:风险评分()(基因表达量 回归系数)测试集用于验证其预后能力.预后模型的评估和验证根据预后模型公式计算风险评分以风险评分的中位数来定义高风险组和低风险组 绘制生存曲线和受试者工作特征曲线()并计算曲线下面积()以评估模型的特异度和敏感度 根据风险评分值进行排序分布曲线、散点图和热图显示不同风险组的风险评分分布患者生存状态及模型基因的表达情况 将风险评分与肿瘤大小()、淋巴结转移()、远处转移()、种族()、年龄()、性别()、临床分期()、病理分级()做单因素和多因素 回归分析确定预后的独立影响因素 列线图、曲线预测患者、年的生存率并对临床特征进行分层做生存曲线分析以进一步分析风险评分的临床潜力.预后模型基因的表达验证使用 数据库(:/./)验证模型基因在肿瘤组织和正常组织中的蛋白表达是否与差异表达分析的结果一致.免疫细胞浸润分析使用 计算免疫细胞在每个 患者中的浸润情况 每种免疫细胞类型的总比例等于 检验比较高低风险组患者免疫细胞的浸润差异情况.药物敏感性分析从 数据库(:/./)中下载 细胞系的 表达数据和药物分析数据选取经过临床试验和 批准的 个药物结果 提取模型基因的表达数据计算药物敏感性()并进行 相关性分析最终得到每个模型基因的表达与药物敏感性之间的相关性 以 .对分析结果进行筛选.统计学分析 使用 软件.对数据进行统计分析和结果可视化 )而 和 是低风险基因()风险评分 (.)表达量 .表达量 (.)表达量.表达量 免疫组化结果表明与正常组织相比 组 织 中 的 ()、()、()和()的蛋白水平上调(图)除 外其他 个基因的蛋白表达与 的表达结果一致表 多因素 回归分析预后模型基因对预后的影响.基因回归系数 值().(.).(.).(.).(.)疑难病杂志 年 月第 卷第 期 .注:.在各癌症中的自噬评分.正常样本与肿瘤样本之间自噬评分存在差异的癌症.正常样本与肿瘤样本自噬评分的中位数.单因素 回归分析森林图.膀胱尿路上皮癌.乳腺浸润癌.结肠癌.肾乳头状细胞癌.头颈鳞状细胞癌.肾透明细胞癌.肝细胞肝癌.直肠腺癌.肺鳞癌.多形性成胶质细胞瘤.胃癌.甲状腺癌.前列腺癌.肺腺癌图 在癌症中的表达及自噬评分与癌症患者 的相关性.注:.高低自噬评分组的生存曲线、.影响 预后的单、多因素 回归分析森林图.高低自噬评分组的生存曲线、.影响 预后的单、多因素 回归分析森林图图 自噬评分对、患者预后的影响.疑难病杂志 年 月第 卷第 期 .注:.差异表达基因与自噬相关基因维恩图.个差异表达自噬相关基因热图.正常组织和肿瘤组织 个模型基因的蛋白水平比较图 差异表达自噬相关基因的确定及模型基因的蛋白水平比较.模型对 患者的临床预后价值生存曲线结果显示高风险组患者的预后比低风险组患者差(训练集 .见图、测试集.见图、)风险因子关联图结果显示风险评分值越高患者死亡数越多训练集(图)与测试集(图)结果基本一致 其中热图显示 和 在高风险组中上调是危险因素而 和 在高风险组中下调是有利因素与多因素 回归结果一致 单因素和多因素 回归分析结果发现构建的模型风险评分、分期和 分期均可作为 患者预后的独立影响因素(.)(图、)为了更好地预测 患者、年的生存率构建了列线图(图)并绘制 曲线 分别为.、.、.(图)为了进一步研究风险评分的临床预后潜力基于临床特征(分期、临床分期、肿瘤分级)进行生存曲线分析发现风险评分似乎更适合用于预测临床分期、肿瘤分级、期、期和 期的总生存时间除、期外高风险评分患者的预后均比低风险评分患者差(.)(图).高低风险组免疫细胞浸润情况比较基于自噬与免疫细胞浸润的相关性计算了每个样本中肿瘤免疫微环境 种免疫细胞的浸润情况(图)评估了不同风险组中免疫微环境的组成 与低风险组比较高风险组中 细胞、辅助性滤泡 细胞、调节性 细胞和 巨噬细胞等比例显著升高而静息杀伤细胞、单核细胞和静息肥大细胞等比例显著降低(图、).模型基因的表达与多种药物敏感性的关系表 显示每个基因与药物敏感性()最相关的前 个结果 在 个癌细胞系中 与白屈菜红碱、羟基星形孢菌素呈正相关与(抑制剂)呈负相关 与(极光激酶抑制剂)、氟脱氧尿苷、博来霉素呈正相关与司美替尼呈反比 与(抑制剂)、特拉替尼、疑难病杂志 年 月第 卷第 期 .注:、.训练集生存曲线和 曲线、.测试集生存曲线和 曲线、.训练集和测试集风险因子关联图分布曲线(上)、散点图(中)和热图(下)图 风险评分对 患者预后的预测价值.(抑制剂)呈正相关 与 呈负相关 与、氟尿苷、奎扎替尼、维甲酰酚胺呈正相关 在 个肾癌细胞系中 与丁硫氨酸亚砜亚胺、(抑制剂)、三氧化二砷呈负相关与帕博西尼呈正相关 与恩曲替尼、(抑制剂)、(选择性抑制剂)、替沃扎尼呈负相关 与(特异性抑制剂)、阿扎胞苷、卡铂呈正相关与(抑制 剂)呈 负 相 关 与、(抑制剂)呈负相关见表 讨 论 目前尽管有大量研究表明自噬参与了 的恶性进展但以往的研究中仅探索了单个自噬相关基因与 之间的相关性缺乏对自噬相关基因在各癌症中的表达分析且与多种癌症预后相关的自噬相关基因与 患者预后之间的相关性尚未明确 虽然目前有文献报道了自噬相关基因对 患者预后的影响但涉及的基因多临床经济实用性欠缺且未曾发现有相关研究解释上述所有 个基因在 中的预后价值 在本研究中笔者发现自噬相关基因在不同癌症中的表达存在差异其中在 患者中表达最高 因此构建了由、和 组成的风险预后模型 发现在 患者中 和 是低风险基因其表达越高患者风险值越低 和 属于高风险基因其表达越高患者风险值越高 风险评分、分期、分期可以作为 患者的独立预后因素 肿瘤微环境中包含各种细胞其中浸润性免疫细胞占很大比例且特定细胞对患者的生存有重大影响 例如肿瘤相关的巨噬细胞可通过多种方式帮助肿 瘤 细 胞 发 生 免 疫 逃 逸、肿 瘤 血 管 生 成 和 转移 上述免疫浸润分析结果表明与低风险组比较高风险组中 细胞、辅助性滤泡 细胞、调节性 细胞和 巨噬细胞浸润比例升高 高风险组的评分与患者预后呈反比提示这些免疫细胞浸润增加可能与患者的不良预后有关而静息杀伤细疑难病杂志 年 月第 卷第 期 .注:、.单因素、多因素 回归分析森林图、.列线图和 曲线.生存曲线图 风险评分对 患者的临床预后价值.疑难病杂志 年 月第 卷第 期 .注:.患者 种免疫细胞浸润比例、.训练集、测试集高低风险组免疫细胞浸润差异.图 免疫细胞浸润分析.疑难病杂志 年 月第 卷第 期 .表 基因表达与药物敏感性的相关性.基因 个癌细胞系药物相关系数 值 个肾癌细胞系药物相关系数 值白屈菜红碱.丁硫氨酸 亚砜亚胺.羟基星形孢菌素.三氧化二砷.帕博西尼.恩曲替尼.氟脱氧尿苷.博来霉素.司美替尼.替沃扎尼.特拉替尼.阿扎胞苷.卡铂.氟尿苷.奎扎替尼.维甲酰酚胺.胞、单核细胞和静息肥大细胞在高风险组中浸润比例降低说明这些免疫细胞的浸润增加可能与 患者的良好预后有关 近年来自噬相关基因在多药耐药中的作用受到越来越多的关注 以往研究报道在乳腺癌、结肠癌和卵巢癌细胞系中星形孢菌素可以通过介导自噬蛋白 的表达来逆转顺铂的耐药性说明可以通过改变自噬水平或抑制自噬相关基因的表达在一定程度上提高药效从而为临床用药提供理论依据 在本研究中构建的 个模型基因分别与多种癌细胞系的药物敏感性相关其中在肾癌细胞系中与 表达呈正相关的药物 个负相关的 个与 表达呈正相关的 个负相关的 个与 表达呈正相关的 个负相关的 个与 表达呈正相关的 个负相关的 个 且相关系数可达到.以上 这可能为肾癌的预后提供潜在的药物治疗靶点但仍需要更多的试验加以验证以评估该模型基因对临床试验中新药的影响为新药筛选提供选择 综上所述在本研究中笔者从分析预后自噬相关基因在泛癌中的表达差异聚焦到对 患者的生存预后分析确定了一种由 个差异自噬基因(、和)组成的新预后标志物模型同时证明了该模型与 患者的 独立相关并发现其在肿瘤免疫微环境、药物敏感性等方面也具有重要意义 但潜在的分子机制还需要进一步的实验研究利益冲突:所有作者声明无利益冲突作者贡献声明 伍艳婷:提出研究方案并设计课题实施研究过程论文撰写舒文莹:确定分析方法论文修改王艳平:文献调研资料搜集和数据整理周毅:课题设计审核简晓顺:提出研究思路论文审核参考文献 .:.():.:./.:.:():.:./.:():.:./.:.():.:./.():.:./.:.:.:./.():.:./.():.:./.疑难病杂志 年 月第 卷第 期 .:.:./.():.:./.():.:././.():.:./.():.:./.():.:./.():.:./.陈敏张勇.基于 数据库分析 在肾透明细胞癌中的表达及预后.现代泌尿外科杂志():.:./.():.:./.陈俊逸陈晶张蒙等.基于 数据库构建肾透明细胞癌自噬相关基因风险预测模型.安徽医科大学学报():.:./.段万里任伟邓骞等.基于 数据库的肾癌自噬相关基因预后模型的建立与应用.现代泌尿外科杂志():.:./.:():.:./.():.:./.:.()():.:./.():.:././.():.:./.():.:./.(收稿日期:)(上接 页)李强张志凌郭宏怡.超声造影评价糖尿病合并高血压患者颈动脉斑块内新生血管形成的临床观察.中国临床医生杂志():.:./.():.:./.():.:./.宫玉霞张德龙王世锋等.银杏叶片联合阿托伐他汀对冠心病伴代谢综合征患者血清、水平及/信号通路的影响.疑难病杂志():.:./.米日喀米力玉苏甫亚森江买买提穆克达斯阿布力提甫.老年冠心病并 患者 变化及对 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