PCDHA1基因在乳腺癌患者的表達及相關性分析

李回夢,高偉微,孫錫強

(云南省滇南中心醫院/紅河州第一人民醫院 1.甲狀腺乳腺外科 2.風濕免疫科 3.肝膽外科,云南 蒙自 661100)

新近的癌癥統計數據顯示,乳腺癌新發病例數位居首位,已經成為全球第一大癌癥[1]。此外,乳腺癌發病率逐年上升,嚴重威脅著女性健康[2,3],造成巨大的經濟負擔。隨著二代測序(Next-Generation Sequencing,NGS)的廣泛應用,諸如乳腺癌易感基因(Breast Cancer Susceptibility Genes,BRCA)1/2基因檢測等,已經用于指導藥物應用[1,4]。然而耐藥及腫瘤復發轉移仍是乳腺癌治療中的難點,為乳腺癌的治療尋找新的治療靶點及預后評估標志物是眾多研究者的研究目標。PCDHA1(protocadherin alpha 1)即原鈣粘蛋白α1,這個基因屬于protocadherinα基因簇,三種相關基因簇銜接著與5號染色體上,展示一個不同尋常的類似于b細胞和t細胞受體基因集群的基因組組織[5]。目前對于PCDHA1基因在癌癥中的研究十分有限。

本文應用生物信息學方法分析原鈣粘蛋白α1(protocadherin alpha 1,PCDHA1)在乳腺癌中的表達及其與臨床指標的相關性,以期為PCDHA1成為乳腺癌預后標志提供一定的依據,現報道如下。

1 材料與方法

1.1 數據下載

PCDHA1基因表達及臨床信息數據于2021年1月13日下載自TCGA(The Cancer Genome Atlas,癌癥基因組圖譜)數據庫。

1.2 數據整理

數據下載后使用Perl(5.28.1)及R(4.0.3)軟件處理數據,提取基因表達數據及臨床數據。共得到癌旁正常乳腺組織基因表達數據113例,癌組織表達數據1109例,乳腺癌患者臨床數據1109例,根據分析目的刪除相關臨床信息不完善的臨床數據。

1.3 乳腺癌類別

根據雌激素受體(Estrogen Receptor,ER)、孕激素受體(Progesterone Receptor,PR)、HER2受體情況,定義為:ER和/或PR 陽性即為激素受體(Hormone Receptor,HR)陽性(HR+),ER和PR 陰性即為激素受體陰性(HR-),HR-及HER2-為三陰性(Triple-Negative Breast Cancer,TNBC)。

1.4 統計學方法

分析中使用中位值界定基因表達高低;使用R(4.0.3)軟件進行差異分析及生存分析,差異分析時使用Wilcox test及kruskal test,生存分析使用Kaplan-Meier和Log-rank檢驗法;單因素、多因素分析使用COX回歸模型。P<0.05時認為差異具有統計學意義。

2 分析結果

2.1 PCDHA1在乳腺癌中的表達量高于癌旁正常組織

通過對TCGA數據庫中檢索到的113例癌旁正常組織及1109例癌組織中的PCDHA1的表達量進行差異分析,經分析比較,PCDHA1在癌旁組織中(中位值0.345)表達較癌組織中(中位值0.615)低,P<0.05,差異具有統計學意義,見圖1。

圖1 PCDHA1在乳腺癌癌旁組織中和癌組織中的表達

通過對來源于同一患者的癌旁組織和癌組織中PCDHA1的表達水平進行差異分析,結果同樣顯示PCDHA1在癌組織中表達量較高,P<0.05,差異具有統計學意義,見圖2。

圖2 來源于同一患者的癌組織與癌旁組織PCDHA1表達量比較

2.2 PCDHA1在乳腺癌中高表達預示預后不佳

結合臨床生存數據,以中位值定義PCDHA1表達量高低,經Kaplan-Meier生存分析,結果顯示PCDHA1高表達與預后不良有關,見圖3。

圖3 PCDHA1高表達與低表達的預后比較

圖4 不同分型乳腺癌中PCDHA1表達無明顯差異

圖5 不同淋巴結狀態乳腺癌中PCDHA1表達具有統計學差異

圖6 不同臨床分期乳腺癌中PCDHA1表達無統計學差異

2.3 PCDHA1與不同臨床指標的相關性

在不同分型、臨床分期、淋巴結狀態間的PCDHA1表達量差異分析顯示,PCDHA1在不同分型、臨床分期間表達無差異,在不同淋巴結狀態中表達水平不同,差異具有統計學意義,P<0.05。

2.4 單因素和多因素COX分析顯示PCDHA1可作為乳腺癌患者預后標志物之一

將PCDHA1基因表達量與常見臨床指標如年齡、絕經狀態、分子分型等進行單因素及多因素COX分析結果顯示PCDHA1可作為乳腺癌患者獨立預后標志物之一,見表1。

表1 PCDHA1表達與乳腺癌患者OS相關性的單因素分析和多因素分析

3 討論

由于新發病例數的快速增加,乳腺癌造成的巨大經濟負擔日益加重[6]。雖然PD-1/PD-L1、CDK4/6抑制劑、他莫昔芬、芳香化酶抑制劑、ADC藥物、TKI藥物等已經大量應用于臨床治療,并且取得了顯著療效,乳腺癌患者生存時間的到顯著延長。然而由于藥物抵抗等原因,仍有大量的乳腺癌患者死亡[7]。尋找新的預后標志物可能為臨床評估乳腺患者預后及治療提供新的依據。本研究通過對TCGA數據庫中PCDHA1在乳腺癌組織及癌旁正常組織的表達水平進行差異分析,并結合臨床數據分析PCDHA1表達水平與臨床分期、淋巴結狀態、分型、預后的關系,本文的研究發現,PCDHA1在乳腺癌組織中表達量明顯高于癌旁正常乳腺組織,其表達水平與淋巴結轉移狀態有關,而與乳腺癌分型及臨床分期無關。生存分析的結果顯示在乳腺癌患者中PCDHA1高表達的患者預后較差。單因素及多因素COX分析提示PCDHA1與年齡、遠處轉移(M分期)可一同作為評估乳腺癌患者預后的獨立因素[5]。

本研究結果顯示PCDHA1可作為乳腺癌預后標志物之一。Zhang等[8]的基于探索乳腺癌的潛在調控機制,識別乳腺癌的免疫原性預后標志物的研究顯示,ADAMTS8、IFNG、XG、APOA5、SIAH2、C2CD2、STAR、CAMP、CDH19、NTSR1、PCDHA1、AMELX、FREM1、CLEC10A、CD1B、CD6和LTA這17個基因可以作為乳腺癌的預后生物標志物。這與本文的研究結論相同,PCDHA1可作為乳腺癌預后生物標志物之一。Ademuyiwa等[9]的研究顯示,在多西紫杉醇聯合卡鉑治療三陰性乳腺癌獲得病理完全緩解(pCR)的患者中EGFR、RB1、RAD51AP2、SDK2、L1CAM、KPRP、PCDHA1、CACNA1S、CFAP58、COL22A1和COL4A5突變被頻繁觀察到;PCDHA1可作為預測TNBC患者病理反應和治療療效的潛在生物標志物。Du等[10]對環磷酰胺(Cytoxan)反應相關基因進行探索,基于風險評分模型,進一步篩選出與BRCA患者預后相關的10個基因,包括PCDHB2、GRIK2、FRMD7、CCSER1、PCDHGA1、PCDHA1、LRRC37A6P、PCDHGA12、ZNF486、PCDHGB5;其中,PCDHA1表達在細胞和患者樣本中得到驗證;多因素Cox回歸分析證實風險評分為獨立因素。以上的研究顯示了本文的研究同此前研究的一致性。在此基礎上本文對PCDHA1以中位值定義高低表達,研究發現PCDHA1高標的乳腺癌患者預后不良,本文進一步分析了PCHDA1與常見乳腺癌臨床指標的相關性,經分析發現PCDHA1表達與臨床分期、不同分型無關,而與不同淋巴結狀態有關。

與患有乳腺癌的非肥胖女性相比,盡管進行了適當的局部和全身治療,但患有乳腺癌的肥胖女性的無病生存率和總體生存率更差;肥胖乳腺癌患者通常會經歷更多與手術、放療和化療相關的并發癥,此外,與正常體重的女性相比,肥胖患者局部復發的風險更高[11]。Barbitoff等[12]進行的外顯子組測序分析提示PCDHA1 rs34042554位點的變異與肥胖相關。這為PCDHA1作為乳腺癌預后標志物提供了進一步的依據,PCDHA1突變可能導致肥胖發生,而肥胖乳腺癌患者通常預后不佳,提示本文PCDHA1可能參與了乳腺癌病程進展的過程,是影響乳腺癌患者預后的重要因素之一。

Srivastava等[13]的研究顯示CDH18、FGA、EDNBR、GATA2、MAPK9、BCAR1、FRK、F11、PCDHA1和ST8SIA4在高海拔靜脈血栓栓塞中表達上調;PCDHA1的差異表達可能是高海拔靜脈血栓易感性的決定因素?；顒有园┌Y無疑是靜脈血栓栓塞的重要危險因素,對于進行重大骨科或癌癥手術的患者,藥物靜脈血栓栓塞預防通常是必要的[14]。進行PCDHA1表達評估或許有助于輔助評估高海拔地區乳腺癌患者靜脈血栓栓塞發生風險,避免靜脈血栓栓塞造成的不良后果。

在除乳腺癌以外的癌癥中,PCDHA1也被觀察到與癌癥息息相關。Cook等[15]對前列腺癌進行了全基因組關聯研究(GWAS),結果顯示PCDHA1位點變異與前列腺癌關聯密切。Ono 等[16]發現HOTAIR缺失導致ASTN1、PCDHA1等細胞粘附相關基因和MUC5AC等黏液生成相關基因表達上調,NTM、PTK2B等神經元生長和信號轉導相關基因表達下調,PCDHA1在非小細胞肺癌中可能起到關鍵作用。

本研究通過分析PCDHA1表達與臨床預后及常見臨床指標的相關性表明PCDHA1可作為乳腺癌預后標志物之一,但由于研究的有限性,未能對PCDHA1在乳腺癌中的功能及相應機制進行研究,在后續研究中應進一步探討PCDHA1的功能和作用機制。