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MAD2L1在结直肠癌中的表达及与免疫浸润关系的研究

2024-05-08 81 上传者：管理员

摘要：目的探讨干扰有丝分裂阻滞缺陷2样蛋白1(MAD2L1)在结直肠癌组织中的表达及与免疫浸润的关系。方法基于TCGA数据库分析结直肠癌组织及正常结直肠组织中MAD2L1的表达差异，生存分析评价MAD2L1表达水平与患者预后的关系，采用临床相关性分析研究结直肠癌与临床资料的相关性。使用Timer数据库gene模块分析探究MAD2L1与免疫细胞群之间的关系。使用correlation模块评估与免疫检查点水平的相关性。使用correlation模块进行免疫细胞浸润的关联分析，分析结直肠癌组织中MAD2L1的表达与免疫细胞浸润的关系。结果与正常组织相比，结直肠癌组织中MAD2L1表达上调；MAD2L1高表达组与低表达组结直肠癌患者相比，N分期患者比例不同，差异具有统计学意义(P<0.05)。预后分析显示，MAD2L1高表达组的患者生存期、无进展生存期均高于低表达组的患者，差异具有统计学意义(P<0.05)。多因素COX回归分析显示，年龄和T分期可作为影响结直肠癌患者预后的独立预后因子(P<0.05)。MAD2L1与结直肠癌中CD8+T细胞(结肠癌：r=0.315,P<0.001；直肠癌r=0.352,P<0.001)、嗜中性粒细胞(结肠癌：r=0.195,P<0.001；直肠癌：r=0.278,P<0.001)浸润水平均呈正相关，与CD4+T细胞(结肠癌：r=-0.174,P<0.001；直肠癌：r=-0.381,P<0.001)浸润水平呈负相关。其中还与结肠癌中B细胞水平(r=0.125,P<0.05)呈正相关。在结肠癌中，MAD2L1与PD-L1(r=0.159,P<0.05)呈正相关。在直肠癌中，MAD2L1与PD-1(r=-0.241,P<0.05)呈负相关。结论 MAD2L1在结直肠癌中高表达，与结直肠癌良好的预后及肿瘤免疫浸润相关，可能是结直肠癌患者潜在的治疗靶点。

关键词：
MAD2L1
免疫浸润
癌症
结直肠癌
预后
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结直肠癌是一种常见癌症，通常起源于肠黏膜上皮细胞，是全球范围内主要致死癌症之一。2020年全球癌症统计数据显示，结直肠癌发病率位居第三位，形势不容乐观[1]。早期结直肠癌症状不明显，许多患者在发现时已处于晚期，治疗效果不理想。虽治疗手段不断完善，晚期结肠癌患者5年生存率仍下降约10%[2]，或发生转移，预后仍不理想。加强结直肠癌筛查和早期诊断是预防结直肠癌关键。因此，寻找能够预测结直肠癌预后标志物，对提高患者生存率具有重要意义。干扰有丝分裂阻滞缺陷2样蛋白1(MAD2L1)位于人类4号染色体上，由205个氨基酸残基组成，分子量约为25 kD，主要监督有丝分裂期间染色体分离[3]。MAD2L1表达失调可诱导染色体不稳定和非整倍性，这可能会促使肿瘤形成[3]。既往研究明确MAD2L1在各种癌症致癌过程中发挥着重要作用[4,5]。但其在结直肠癌中发挥的作用尚不明确，需要进一步研究。肿瘤组织复杂，已有证据表明肿瘤进展和患者预后与肿瘤微环境有关[6]。免疫浸润细胞作为肿瘤微环境主要细胞成分受到越来越多关注。因此，本研究旨在探讨MAD2L1在结直肠癌组织中的表达及与患者预后及免疫浸润的关系，为结直肠癌预后和治疗提供思路。

1、材料与方法

1.1 数据获取和预处理

从TCGA数据库下载TCGA-COAD、TCGA-READ数据集和metadata文件，使用perl语言(5.32.1版本)将所有的样品合成一个矩阵，将数据集中的Ensemble ID转换为基因名称，得到可处理表达的矩阵数据。提取生存数据，将基因表达矩阵和生存数据整合在一起。

1.2 MAD2L1在结直肠癌中的表达分析

利用TCGA数据集，基于TCGA数据库纳入51例正常组织样本和650例结直肠癌组织样本，分析MAD2L1在结直肠癌肿瘤组织和正常组织中的表达差异，以及在肿瘤组织和其正常配对组织的差异分析。此外，从TCGA数据集收集的650例结直肠患者临床资料中，删除无总生存时间、生存状态及临床资料不全的数据后，有620例有效数据。根据MAD2L1 mRNA表达的中位数，将患者分为高、低表达组，分析不同MAD2L1表达水平结直肠癌患者的临床资料，评估MAD2L1的表达与患者不同临床资料之间的相关性。

1.3 MAD2L1在结直肠癌中的预后分析

基于TCGA数据库纳入620例结直肠癌患者临床资料，根据MAD2L1 mRNA表达的中位数，将患者分为高、低表达组，利用Kaplan-Meier法绘制生存曲线，对高、低表达组的总生存期(OS)和无进展生存期(PFS)进行分析，而后进行Log-rank检验，得到显著性P值。进行比例风险回归模型(COX)回归分析，得到影响结直肠癌患者生存的预后因子，P<0.05表示差异具有统计学意义。

1.4 免疫细胞相关分析

本研究使用Timer数据库gene模块分析探究MAD2L1在结肠癌和直肠癌组织中的表达量与免疫细胞群(B细胞、CD8+T细胞、CD4+T细胞、中性粒细胞、巨噬细胞和树突状细胞)之间的关系，P<0.05被认为具有统计学意义，r>0为正相关，r<0为负相关。使用correlation模块评估与免疫检查点蛋白(PD-L1、PD-L1)水平的相关性。

1.5 免疫组织化学

本研究通过HPA数据库从免疫组化染色方面分析了MAD2L1在结直肠癌组织和正常组织中的蛋白表达情况，基因的组织病理学数据下载用于直接比较蛋白的表达。

2、结果

2.1 MAD2L1在结直肠癌中的表达

MAD2L1 mRNA在结直肠癌组织中的表达量高于正常组织，差异具有统计学意义(P<0.05)，并且MAD2L1 mRNA在51例结直肠癌组织中的表达高于其配对正常组织中的表达。见图1。

图1 MAD2L1在结直肠癌组织中表达上调

2.2 不同MAD2L1表达水平的结直肠癌患者临床资料情况对比

高表达组与低表达组患者相比，N分期患者比例不同，差异具有统计学意义(P<0.05);MAD2L1 mRNA的表达与年龄、性别、病理分期、T分期、M分期之间的关联无统计学意义(P>0.05)。见表1。

2.3 MAD2L1在结直肠癌患者中的生存分析

利用TCGA数据库下载的620例临床数据中200例病例在匹配临床数据和MAD2L1后被纳入分析，得到MAD2L1 mRNA高、低表达组之间的OS和PFS生存曲线。结果显示，MAD2L1 mRNA表达水平与患者生存相关，并且MAD2L1 mRNA高表达组的患者OS、PFS均高于低表达组的患者，差异具有统计学意义(P=0.035,P=0.042)。以上结果提示MAD2L1 mRNA表达上调与结直肠癌较好的预后相关。见图2。

表1 不同MAD2L1表达水平的结直肠癌患者临床资料情况对比[n(%)]

图2 不同表达水平的MAD2L1对结直肠癌生存期的影响

2.4 独立预后分析

在单因素COX回归分析中，MAD2L1表达水平、年龄、病理分期、T分期、M分期和N分期影响结直肠癌患者的预后(P<0.05)。多因素COX回归分析显示年龄和T分期是患者不利生存(OS)的独立危险因素(P<0.05)。见表2。

2.5 免疫浸润分析和免疫检查点相关性

MAD2L1与结直肠癌中CD8+T细胞(结肠癌：r=0.315,P<0.001；直肠癌r=0.352,P<0.001)、嗜中性粒细胞(结肠癌：r=0.195,P<0.001；直肠癌：r=0.278,P<0.001)浸润水平均呈正相关，与CD4+T细胞(结肠癌：r=-0.174,P<0.001；直肠癌：r=-0.381,P<0.001)浸润水平呈负相关。其中还与结肠癌中B细胞(r=0.125,P<0.05)呈正相关。在结肠癌中，MAD2L1与PD-L1呈正相关(C图r=0.159,P<0.05)。在直肠癌中，MAD2L1与PD-1呈负相关(D图，r=-0.241,P<0.05)。见图3，续图3。

表2 影响结直肠癌患者预后的临床病理特征单因素和多因素分析

图3 结直肠癌组织中MAD2L1表达与免疫浸润和免疫检查点表达的相关性

2.6 MAD2L1蛋白在结肠癌肿瘤组织和癌旁组织中的表达水平

相较于正常组织，肿瘤组织的蛋白表达和抗体染色程度均较高，且阳性染色颗粒主要位于细胞质或细胞膜上，见图4。

图4 MAD2L1在结肠癌肿瘤组织和癌旁组织中的免疫组化

3、讨论

根据2020年全球癌症统计分析，结直肠癌发病率及死亡率皆居高不下[1]。近十多年来，我国结直肠癌发病率呈上升趋势[7]。早期结直肠癌患者预后尚可，晚期结直肠癌患者未能及时进行根治切除手术及因后期化疗药物耐药性，预后并不满意。手术治疗、辅助放化疗和免疫治疗均是结直肠癌主要治疗方式，然而接受手术治疗患者5年生存率仍较低[8]。肝脏转移是常见转移方式，且未接受任何类型治疗者5年生存率较低，未经治疗的肝转移病人中位生存期仅6.9个月[9]。对于免疫治疗，也只有少部分人受益。因此，对于结直肠癌患者，找到判断预后敏感指标，提高生存期，具有重要意义。本研究主要探讨MAD2L1对于评估结直肠癌预后的临床价值。

随着近年来医疗研究水平不断深入，MAD2L1作为染色体控制途径重要介体，在肿瘤领域研究中得到广泛关注[10]。MAD2L1主要集中在细胞周期通路，调控染色体分离。结直肠癌与细胞分裂、DNA损伤修复等过程有关，纺锤体组装检验点在有丝分裂中后期可通过促进泛素连接酶活性确保遗传物质正确分配。MAD2L1作为纺锤体组装检验点重要组成成员，进行细胞周期调控，其通过与CDC20结合抑制复合物活性而调控细胞周期中后期进程[11]。MAD2L1过表达或缺失会导致纺锤体组装检验功能损伤而导致染色体非整倍性或癌变。

在本研究中，MAD2L1在肿瘤组织中表达上调，这预示MAD2L1可能成为研究结直肠癌的生物标志物。通过生存分析，发现MAD2L1与结直肠癌预后相关，且其表达增加可能提示着预后较好，提示MAD2L1上调可能在结直肠癌发展中起着重要作用。既往研究发现，MAD2L1在肝癌中高表达，且与患者不良预后显著相关，可作为一种新型潜在肿瘤标志物[12,13]。在前列腺癌研究中，MAD2L1高表达者预后较差[14]。且有研究发现，MAD2L1低表达与不良预后相关[15]。本研究结果显示，MAD2L1高表达提示着较好的预后，可能在结直肠癌进展过程中作为保护因子起抑癌作用。新研究[16]发现，MAD2L1在结直肠癌组织和细胞系中高表达；同样，通过裸鼠致瘤性实验发现抑制MAD2L1表达可以抑制裸鼠肿瘤增殖，MAD2L1具有增殖和迁移促癌作用。其与本研究结果不符，原因可能是MAD2L1对结直肠癌生存作用影响复杂，其相关机制还有待进一步探索。

有研究运用分子生物学研究肿瘤已经取得相关成果，认为机体对抗肿瘤主要依靠细胞免疫[17]。证据表明，肿瘤微环境(TME)，尤其免疫细胞，参与结直肠癌发展[18]。肿瘤浸润免疫细胞CD8+T细胞是肿瘤过继免疫治疗高效效应细胞。现阶段，临床治疗过程中应用肿瘤浸润免疫细胞，均来源于远处转移淋巴结、肿瘤患者胸、腹水中淋巴细胞等[19]。有效免疫应答可消灭肿瘤细胞，也可损害肿瘤细胞功能[20]。大量研究[21,22]表明，肿瘤浸润性免疫细胞影响患者预后和抗肿瘤疗效。肿瘤免疫治疗是一种激发宿主免疫系统反应对抗癌细胞的靶向治疗。更多研究表明，肿瘤免疫细胞浸润对肿瘤患者疗效和预后有影响[23]。因此，了解肿瘤微环境中免疫细胞浸润情况对探索肿瘤免疫治疗至关重要。肿瘤免疫浸润细胞主要包括CD8+细胞毒性T淋巴细胞和CD4+辅助T淋巴细胞。其可防止肿瘤保护因子的生成聚集，诱导免疫细胞募集、成熟和激活，抑制肿瘤生长[24]。肿瘤免疫浸润细胞升高是包括结直肠癌在内恶性肿瘤有利预后因素[25]。本研究表明MAD2L1与结直肠癌中CD8+T细胞、嗜中性粒细胞浸润呈正相关。CD8+T细胞通过与人类白细胞抗原(HLA)Ⅰ类蛋白结合识别肿瘤相关抗原(TAAs)直接杀伤转化细胞介导肿瘤排斥反应。此外，CD4+T辅助细胞通过应答抗原呈递细胞(APC)在抗肿瘤免疫中具有重要作用[26,27]。以上研究提示，肿瘤免疫浸润可能部分揭示MAD2L1介导的抗癌作用。本研究分析MAD2L1与免疫检查点关系，发现MAD2L1与PD-1,PD-L1密切相关，提示MAD2L1高表达可能是结直肠癌潜在治疗靶点。

综上所述，MAD2L1在结直肠癌呈高表达，且与结直肠癌预后相关。MAD2L1通过影响结直肠癌CD8+T细胞、中性粒细胞和CD4+T细胞浸润程度，影响肿瘤微环境，靶向MAD2L1可能提高免疫治疗效果。

参考文献:

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[19]刘雨莎,王潇,赵贵君.肿瘤浸润免疫细胞在肿瘤发生发展中的作用[J].医学综述,2023,9(19):3781-3785.

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文章来源:刘萌萌,李付广.MAD2L1在结直肠癌中的表达及与免疫浸润关系的研究[J].临床研究,2024,32(05):5-9.