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肾透明细胞癌组织中GABRD基因的表达及预后意义分析

2020-08-05 1849 上传者：管理员

摘要：目的:探讨γ-氨基丁酸A受体δ亚基(GABRD)基因在肾透明细胞癌组织中的表达及预后意义,通过富集分析初步了解GABRD基因在肾透明细胞癌中可能发挥的功能。方法:提取Oncomine和TCGA数据库中有关GABRD基因表达的数据集,进行数据挖掘。筛选GABRD基因在肾透明细胞癌中的关联基因并进行富集分析。结果:Oncomine和TCGA数据库中检索到涉及GABRD基因的研究包含肾透明细胞癌标本75例和正常组织597例。在肾透明细胞癌组织中GABRD mRNA的表达量显著高于正常组织(P<0.01)。使用UALCAN网站分析来自TCGA数据库531例肾透明细胞癌患者发现,GABRD高表达的患者总体死亡率较高,而低表达GABRD的患者预后较好(P=0.012)。基于UALCAN网站筛选出的GABRD关联基因,富集分析发现这些基因主要涉及血管生成、肌动蛋白着丝过程、细胞连接、对生长因子的反应、小GTP酶介导的信号转导、涉及细胞分化的细胞表型等。结论:GABRD基因在肾透明细胞癌组织中呈现高表达,并与肾透明细胞癌预后相关,其共表达基因参与多个和肿瘤发生进展有关的生物过程,有望成为肾透明细胞癌的治疗靶点。

关键词：
GABRD基因
Oncomine数据库
TCGA数据库
数据挖掘
肾透明细胞癌
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肾癌是常见的泌尿系统恶性肿瘤,近年来其发病率和死亡率呈逐年上升趋势[1]。肾透明细胞癌(renal clear cell carcinoma,RCC)是肾癌中最为常见的组织学类型,约占全部肾癌的75%[2]。因RCC缺乏早期筛查手段,约30%的患者确诊时即是晚期[3]。即使手术,中位生存期也仅有1.5年[4]。又因其对传统的化疗和放疗不敏感,故缺乏有效的治疗手段。目前虽有酪氨酸激酶抑制剂作为晚期肾癌患者一线治疗方案,但不良反应大,容易产生耐药,且价格昂贵。因此转移性肾透明细胞癌在肾脏常见的上皮性肿瘤中预后最差[5,6,7]。寻找有效的治疗靶点和预后分子标志物对肾细胞癌早期诊断和治疗有重要意义。γ-氨基丁酸A受体δ亚基(gamma-aminobutyric acid type A receptor delta subunit,GABRD)作为一种配体门控离子通道型受体,与多种神经、精神紊乱相关症状及疾病的发生密切相关[8,9]。目前对于GABRD基因的研究和报道较少,且其主要功能尚不清楚。课题组在分析公共数据中有关RCC的基因表达芯片数据时发现GABRD基因在RCC中显著高表达,因此本文进一步探讨该基因在RCC中的作用和机制,以期为发现新的治疗靶点提供理论支持。

1、资料与方法

1.1利用Oncomine和UALCAN分析GABRD基因的表达水平

Oncomine是当前世界上较大较全面的基因芯片数据库和数据提取平台(http://fagzae9df38b41c44e109629e4d085670191sv9pvfon6bf6k6p9f.fyac.oca.swupl.edu.cn/),截至目前已包含715个数据库和8 633个样本,可用于比较癌症和正常组织的差异表达分析[10]。在本研究中设置的检索条件如下:①cancer type:renal clear cell carcinoma;②gene:GABRD;③data type:mRNA或DNA;④analysis type:cancer vs normal analysis。UALCAN提供一种用户友好式的交互式网络资源,用于分析挖掘来自TCGA和MET500数据库的肿瘤转录组数据(http://fagz9e440d7fdd7a4275b5d88070da4c5604hv9pvfon6bf6k6p9f.fyac.oca.swupl.edu.cn/)[11]。在本研究中设置条件如下:①gene:GABRD;②TCGA dataset:renal clear cell carcinoma。结果以箱式图展示。

1.2利用UALCAN分析GABRD表达和临床病理特征、预后的关系

进入UALCAN网站,设置条件同1.1。获得GABRD基因在不同分期、分级、不同种族、性别、年龄等临床病理特征中的表达情况。并采用生存分析了解GABRD表达和预后的关系。

1.3利用Metascape对GABRD关联基因进行富集分析

Metascape是一个提供基因注释和分析的在线工具(http://fagzeb1894e8d2434840a480410e23084175hv9pvfon6bf6k6p9f.fyac.oca.swupl.edu.cn)[12]。通过在UALCAN网站获取GABRD基因的关联表达基因。然后将这些关联表达基因导入基因列表,可得富集分析结果。

2、结果

2.1 GABRD mRNA在RCC和正常肾组织中的表达情况

在Oncomine中有Cutcliffe Renal这项研究,涉及RCC样本3例,正常肾组织样本14例。结果显示,与正常肾组织相比,GABRD mRNA在RCC组织中表达显著升高,差异具有统计学意义(P=7.74E-5)。UALCAN中数据集包含肿瘤样本72例和正常组织583例,也得到相同结果(图1)。

图1不同数据库分析GABRD mRNA在RCC和正常肾组织中的表达情况

2.2 GABRD mRNA表达与RCC临床病理特征的关系

利用UALCAN分析GABRD mRNA与RCC临床病理特征的关系,结果显示:GABRD基因表达与病理分期、年龄、病理分级相关,而与种族、性别无关,见图2。

2.3 GABRD mRNA表达与RCC生存率的关系

利用UALCAN分析GABRD mRNA与RCC患者预后的相关性,结果如图3所示。GABRD mRNA基因的表达水平和RCC患者的总生存率存在相关性(P=0.012)。其中,GABRD基因高表达的患者(n=133)总生存率比低表达者(n=398)低,预后更差。

图2 GABRD mRNA表达与RCC临床病理特征的关系

图3 RCC患者GABRD mRNA表达的总体生存曲线

2.4 GABRD相互作用蛋白网络

利用UALCAN筛选出GABRD关联基因,过滤掉极低表达的基因(Median TPM<0.5),筛选出正相关关联基因,如TBXA2R、JAG2、PCDH12、ESAM、HSPG2、SH2D3C等。利用Metascape对这些基因进行富集分析,结果显示:这些基因主要涉及血管生成、肌动蛋白着丝过程、细胞连接、对生长因子的反应、小GTP酶介导的信号转导、涉及细胞分化的细胞表型等生物过程(图4和表1)。

3、讨论

在中枢神经系统中,γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)是一种抑制性神经递质,主要和三种γ-氨基丁酸受体(GABAA、GABAB、GABAC)结合而发挥其功能。GABAA受体是一种配体门控离子通道型受体,生理状态下通过介导快速的突触传递抑制效应,作为中枢神经系统(central nervous system,CNS)中主要的抑制性神经递质受体参与中枢神经系统的多种生理功能[13]。病理状态下则与精神分裂症、抑郁症、癫痫及创伤后应激障碍综合征等多种神经精神疾病的发生有关[14]。GABRD是GABAA受体的δ亚基,目前研究较少,其主要功能尚不清楚,已有研究表明该基因也与多种神经、精神紊乱相关症状及疾病的发生密切相关。至于GABRD在RCC中的作用,则未见报道。

图4 RCC患者GABRD关联基因的富集分析

表1 GABRD关联基因功能的通路富集分析

本文采用数据挖掘的方式探讨GABRD在RCC中的表达和对疾病预后的影响,二次利用世界主要肿瘤数据库Oncomine、TCGA中收录的基因芯片数据,以其样本量大而避免统计误差[15]。从结果可以看出,GABRD基因在RCC组织中的表达被显著上调,明显高于正常肾组织。进一步分析GABRD基因和临床病理特征的关系发现,该基因表达与临床病理分期、年龄、病理分级相关,与种族、性别无关。再通过分析TCGA中收录的531例RCC患者的生存数据发现,GABRD基因和患者的总生存存在相关性,GABRD高表达的患者总生存率低于低表达的患者,是不良预后的因素。

由于目前缺少对GABRD在肿瘤中所发挥功能的研究,本文试图从该基因关联基因的功能分析入手,探讨GABRD的基因功能。利用UALCAN筛选出GABRD正相关关联基因,对这些基因进行功能富集分析,结果表明这些关联基因涉及到血管生成、肌动蛋白着丝过程、细胞连接、对生长因子的反应、小GTP酶介导的信号转导、涉及细胞分化的细胞表型等生物过程,这些过程均和肿瘤的发生进展密切相关。

综上所述,GABRD基因可能在RCC发生发展过程中具有重要意义,有望成为分子诊断标志物以及治疗靶点。下一步将在蛋白层面进行验证,并深入探讨其功能。

参考文献：

[3]吴颖,花荣,张军峰,等.肾透明细胞癌胰腺转移的外科治疗[J].肝胆胰外科杂志,2018,30(01):50-53.

[15]李丹,余涛,曾智,等.基于数据挖掘分析PLOD2基因在肺腺癌中的表达及临床意义[J].中国医院药学杂志,2019,39(16):1629-1633.

李丹,文宠,曾智,吴杰,宋伟,周本宏.基于公共数据库分析GABRD基因在肾透明细胞癌组织中的表达及预后意义[J].现代肿瘤医学,2020,28(18):3185-3189.

基金:国家自然科学基金项目(编号:81803789,81704023,81602535);武汉大学人民医院引导基金(编号:RMYD2018M79)