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基于多数据库分析蛋白脂质蛋白2在肝癌中表达及临床意义

2024-08-12 63 上传者：管理员

摘要：目的：基于生物信息学探讨蛋白脂质蛋白2（PLP2）在肝癌（LIHC）中的表达，并用于评估LIHC患者预后的价值及与免疫浸润的相关性。方法：通过GEPIA和UALCAN数据库分析PLP2在LIHC中的表达、与肿瘤分级分期相关性以及与肿瘤患者预后的相关性。通过TIMER数据库分析LIHC中PLP2表达水平与免疫细胞浸润水平的关系。通过String数据库分析与PLP2相关蛋白的互作网络。结果：PLP2在LIHC中的表达明显高于正常组织；PLP2与肿瘤病理分级以及临床分期具有一定的相关性；PLP2的高表达水平与LIHC患者的预后呈负相关，PLP2表达越高，预后越差；PLP2的表达水平与B细胞、CD4+T细胞、巨噬细胞、CD8+T细胞、树突状细胞、中性粒细胞的免疫浸润水平呈正相关。PLP2可能通过与TCP1、PLP1、IFR3、BECN1、PDCL2等蛋白的相互作用调控了LIHC的发生发展。结论：在LIHC患者中，PLP2的高表达与预后以及免疫浸润正相关，是LIHC患者预后的危险因素，有望成为LIHC免疫细胞浸润和预后相关的生物学标志物。

关键词：
PLP2
免疫浸润
生物信息学
肝癌
预后
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肝癌是一种常见的恶性肿瘤，也是消化系统最常见最致命的恶性肿瘤，其中大约85%为肝细胞癌，其特点是复发及转移率较高，5年生存率很低，预后极差[1]。虽然在过去10年中免疫治疗和靶向分子治疗的进展提高了LIHC的治疗效果，改善了LIHC患者的预后，但患者的5年生存率依然不到20%[2]。因此，明确参与肝癌发生发展的分子机制，寻找敏感性和特异度较高的生物标志物，为肝癌的诊疗提供新的方向迫在眉睫。

蛋白脂质蛋白2(PLP2)基因也被称为A4/A4LSB,该基因首先在结肠上皮细胞中发现。近年有研究报道PLP2参与了癌症细胞的生长、增殖和迁移等生物学过程，其中包括恶性皮肤黑色素瘤和乳腺癌等[3-4]。有关该分子生物学功能的研究显示，PLP2敲除小鼠在缺氧条件下在神经元中显示出内质网应激过程的激活，从而导致凋亡性细胞死亡[5]。目前国内关于PLP2的表达水平与肝癌患者的相关性研究比较少，因此，本研究通过对多个数据库，分析PLP2基因在LIHC中的表达特征及预后价值，以便为LIHC的诊断治疗寻找有效的分子标记物，为进一步研究PLP2在LIHC中的作用和临床应用价值提供理论基础。

1、材料与方法

1.1 GEPIA数据库分析

GEPIA数据库(http: //gepia.cancer-pku.cn/)目前应用较为广泛[6-7],它既包含了TCGA癌症数据库，又包含了GTEx正常组织数据数据库，差异表达分析筛选条件为：(1)Expression DIY:Expression on BoxPlots; (2)Gene: PLP2;(3)Datasets selection: LIHC;(4)Matched normal data: TCGA normal and GETx data。生存分析条件设置：(1)Dataset selection: LIHC;(2)Methods: Overall survival; (3)Group cutoff: Median。

1.2 UALCAN数据库分析

UALCAN数据库(http: //ualcan.path.uab.edu)主要基于TCGA数据库中的相关癌症数据进行分析，是一个癌症基因芯片数据库和集成数据挖掘平台[8-9]。该数据库对于肿瘤新型标记物和新靶点的寻找具有至关重要的作用。筛选条件设定：在Ualcan中搜索LIHC,选定基因PLP2。

1.3 Sangerbox数据库

Sangerbox数据库(vip.sangerbox.com)是一个基于网络的工具平台，提供了可交互的图形化分析工具，而且还整合了多个数据库，并且对这些数据进行了快速批量处理，大大降低用户获取数据难度的同时提高了生信分析中数据处理的效率[10]。步骤：(1)泛癌分析；(2)基因表达预后分析；(3)输入基因：GPX7;样本来源选择：所有样本；数据来源：TCGA+GTEx;生存数据：overall survival。

1.4 TIMER数据库分析

TIMER数据库是一个能够分析各种肿瘤中免疫细胞浸润的数据库[11],通过相关的算法计算得到免疫细胞与目的基因之间的相关性。设置参数如下：(1)Gene Symbol: PLP2;(2)Cancer Types: LIHC(Liver hepatocellular carcinoma);(3)Immune Infiltrates: B cells, CD4+T cells, CD8+T cells, Neutrophils, Macrophages and Dendritic cells。1.5统计学方法应用各在线数据库系统默认的统计学方法分析[12-13]。基因表达的相关性通过Spearman的相关性和统计学意义进行评估，以P<0.05为差异有统计学意义。

2、结果

2.1 PLP2基因的泛癌分析

通过Sangerbox平台进行PLP2基因的泛癌分析。从UCSC泛癌数据集中提取了ENSG00000102007(PLP2)基因在各个样本中的表达数据，筛选样本后，更进一步地对每一个表达值进行了log2(x+0.001)变换，剔除了单个癌种中样本个数小于3个的癌种，最终获得了34个癌种的表达数据。使用R软件(version 3.6.4)计算每个肿瘤中正常样本和肿瘤样本的表达差异，使用非配对的Wilcoxon Rank Sum和Signed Rank Tests进行差异显著性分析，在23种肿瘤中观察到了显著上调，在6种肿瘤中观察到了显著下调，具体见图1。

图1PLP2基因的泛癌分析

****表示P<0.001,***表示P<0.01

2.2 PLP2在LIHC组织中的表达分析

通过GEPIA数据库对PLP2在LIHC中的表达情况进行分析，结果显示，PLP2在160例正常组织中低表达，而在369例LIHC肿瘤组织中高表达，肿瘤组织中的PLP2表达水平明显高于正常组织，两者相比，差异具有统计学意义(P<0.05),具体见图2。通过UALCAN数据库对PLP2在LIHC中的表达进行分析，发现在371例肿瘤组织中高表达，在50例正常组织中低表达，肿瘤组织中的PLP2表达水平明显高于正常组织(P<0.001),具体见图3。

2.3 PLP2与LIHC患者分期分级的关系

通过UALCAN数据库对PLP2在LIHC中与肿瘤分期分级的关系进行分析。结果显示，正常组织与各级别的肿瘤组织相比，均具有显著差异(P<0.05),Ⅰ级肿瘤与Ⅱ级及Ⅲ级相比，差异显著(P<0.05),而其余各级肿瘤组间比较无显著差异。正常组织与各级别肿瘤组织相比，均具有显著差异(P<0.05),Ⅰ期肿瘤与Ⅲ期相比，差异显著(P<0.05),Ⅱ期肿瘤与Ⅲ期相比，差异显著(P<0.05),而其余各组肿瘤组间比较无显著差异。具体见图4～5。

图2GEPIA数据库分析PLP2在LIHC中的表达

图3UALCAN数据库分析PLP2在LIHC中的表达

图4PLP2与临床分期关系(UALCAN数据库)

图5PLP2与肿瘤分级关系(UALCAN数据库)

此外，通过GEPIA数据库对PLP2与肿瘤的病理分级关系进行分析。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ肿瘤分级中，肿瘤病理分级越高，PLP2表达水平越高，差异具有统计学意义(P<0.05),具体见图6。

图6GEPIA数据库中PLP2与肿瘤分级关系

2.4 PLP2与肿瘤患者的预后关系

通过GEPIA数据库以及UALCAN数据库对PLP2与肿瘤患者的预后关系进行了分析。结果显示PLP2表达水平越高，患者的预后越差，差异具有统计学意义(P<0.05),具体见图7～8。

2.5免疫浸润分析

通过TIMER数据库对PLP2基因表达与LIHC中免疫细胞浸润水平的相关性进行分析。结果显示(见表1),在LIHC中，PLP2基因表达水平与肿瘤纯度无相关性(P>0.05),与B细胞、CD4+T细胞、巨噬细胞、CD8+T细胞、树突状细胞、中性粒细胞的免疫浸润水平呈正相关(P<0.001)。

图7PLP2与肿瘤患者的预后关系(UALCAN数据库)

图8PLP2与肿瘤患者的预后关系(GEPIA数据库)

表1 PLP2基因表达与LIHC中免疫细胞浸润水平的相关性

2.6 PLP2的相关蛋白作用分析

蛋白质通常通过与其他蛋白质相互作用来执行其功能。通过研究蛋白质之间的相互作用网络，可以更好地理解蛋白质在细胞内的功能调控和信号传递过程。利用String数据库分析PLP2蛋白的相互作用，其中以PLP2为中心发现有多个相互作用的蛋白质，如TCP1、PLP1、IFR3、BECN1、PDCL2、PDCL3、TUBB2A、TUBB、PPP1CA、SH2D3C等。见图9。

图9PLP2在LIHC中的蛋白相互作用图

3、讨论

肝癌是恶性肿瘤相关死亡的第四大常见原因，在发病率方面排名第六位[14]。随着手术、化疗、靶向及免疫治疗方式的进步以及多学科综合治疗方案的普及，肝癌患者生存期虽然有所延长，但防控形势依旧严峻[15]。因此，寻找新的肝癌标志物和潜在治疗靶点，研究其在肝癌发病过程中的分子机制对于肝癌防控具有重要意义[16]。

PLP2基因编码了蛋白脂质蛋白2,该蛋白定位于内质网，是一种机体不可或缺的膜蛋白[17]。前期有研究证实了PLP2参与了黑色素瘤、乳腺癌和骨肉瘤等肿瘤的发生发展，并在肿瘤细胞的生长增殖等生物学过程中起到了重要作用[3-4]。

本研究通过对多个数据库进行分析，发现PLP2基因在LIHC中的表达水平远远高于正常组织中，且PLP2的表达水平与肿瘤患者的生存预后呈显著的负相关，即PLP2表达水平越高，患者的预后越差。这提示PLP2基因在LIHC中起到了显著的调控作用。

此外，PLP2的表达与LIHC患者的肿瘤病理分级、临床分期显著相关，提示PLP2参与LIHC的肿瘤生长，虽然部分病理分级以及临床分期组间比较无统计学差异，但各病理分级以及临床分期组织中的PLP2表达水平均高于正常组织，仍然提示PLP2对于肿瘤的发生发展起到了促进作用。

本研究进一步探索了PLP2与LIHC免疫微环境的相关性。结果显示，PLP2的表达水平与B细胞、CD4+T细胞、巨噬细胞、CD8+T细胞、树突状细胞、中性粒细胞的免疫浸润水平呈正相关，说明PLP2可能通过上调LIHC患者的免疫细胞浸润水平，导致了肿瘤的进展，并进而导致了LIHC患者的不良预后。

此外，本研究还进一步从蛋白相互作用的角度对PLP2导致LIHC患者不良预后的可能机制进行了初步的探索。结果显示PLP2与TCP1、PLP1、IFR3、BECN1、PDCL2、PDCL3、TUBB2A、TUBB、PPP1CA、SH2D3C等蛋白在LIHC中具有相关性，这为以后进一步研究PLP2在LIHC中的作用机制提供了部分的理论基础。

本次研究是根据生物信息学结果在体外细胞系mRNA水平验证PLP2的表达差异，缺少在动物水平和人体组织水平证实本次实验研究的结论，同时需要进一步挖掘PLP2在LIHC发挥的功能以及与PLP2相关的信号通路，以明确其具体作用分子机制。

参考文献:

[1]鲜林峰,方乐天,刘文斌,等.原发性肝癌流行现状､主要发病机制及防控策略[J].中国癌症防治杂志,2022,14(3):320-328.

[2]张琳梦,吴春晓,汪惠,等.2002—2013年上海市肝癌生存率分析[J].肿瘤,2023(4):347-353

[6]张明光,齐晓光,徐海军.基于GEO和TCGA数据库筛选恶性胸膜间皮瘤免疫治疗疗效预测关键基因[J].安徽医药,2023,27(1):135-139.

[7]姚秀芳,孙慧华,吴建华,等.胃癌组织中MOGAT3表达及临床意义[J].交通医学,2022,36(2):123-127.

[9]徐争光,李灿楦,李晓林,等.基于数据挖掘分析CLDN10基因在肾透明细胞癌的表达及临床意义[J].海南医学,2021,32(20):2589-2596.

[10]龙茜,林洁.从细胞焦亡角度挖掘治疗湿热蕴结型盆腔炎性疾病后遗症的天然药物成分[J].中国医院用药评价与分析,2023,23(12):1439-1445.

文章来源:刘星,夏丽丽,江鹏.基于多数据库分析蛋白脂质蛋白2在肝癌中的表达及临床意义[J].医学理论与实践,2024,37(15):2525-2528.