基于數據挖掘分析肺腺癌中ARHGEF16的表達及其臨床意義

趙 森，唐俊明

肺癌是人類癌癥死亡的主要原因之一，肺腺癌是肺癌常見組織學類型，約占肺癌的50%[1]。近年來在臨床和實驗腫瘤學的診斷和治療策略方面取得了一定的進展，但肺腺癌伴局限性或局部進展性疾病的患者死亡風險仍較高，其5年生存率仍低于15%[2]。因此，提高肺腺癌的早期診斷率、發現評估預后的新指標和抗腫瘤治療的新靶點已成為目前肺腺癌研究的焦點。

Rho家族成員在細胞形態維持和細胞遷移調控中發揮關鍵作用，這些功能參與了癌癥發生、發展的許多步驟[3-4]。Rho鳥嘌呤核苷酸交換因子16(Rho guanine nucleotide exchange factor 16, ARHGEF16)是Rho家族成員之一，在體內各種組織器官廣泛表達，與細胞骨架相關蛋白5(CKAP5)相互作用，調節細胞多種功能，如細胞增殖與遷移、神經元突起生長、刺激吞噬等作用[5]。本文通過數據庫分析ARHGEF16基因在肺腺癌中的表達及與預后關系，為研究其在肺腺癌發生發展中的作用提供參考。

1 材料與方法

1.1 數據提取Oncomine是一個基因芯片的數據庫和整合數據挖掘的平臺，在該數據中可根據自己的需求設定篩選和挖掘數據的條件。本實驗設定的篩選條件為：(1)“Cancer Type：lung adenocarcinoma”；(2)“Gene：ARHGEF16”；(3)“Data Type：mRNA”；(4)“Analysis Type：CancervsNormal Analysis”；(5)“Sample Type：Clinical Specimen”；(6)數據集篩選標準P值<0.000 1，fold change>2，gene rank=Top10%。將所有結果匯總進行綜合比較分析。

1.2 統計學分析所有數據采用SPSS 22.0軟件進行統計學分析，正常組織與肺腺癌組織中ARHGEF16的表達差異比較采用t檢驗，ARHGEF16表達與預后的關系采用Graphpad Prism 7.0繪制生存曲線，兩組間生存率的比較采用Log-rank檢驗，檢驗水準α=0.05。所用數據采用在線統計學分析，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 肺腺癌中ARHGEF16的表達使用Oncomine數據庫設定好限制條件后，提取數據庫信息發現，自2001年始共有9項研究，9個子數據集涉及ARHGEF16基因在肺腺癌與正常組織中的表達，合計1 094例。Meta分析顯示，ARHGEF16基因在所有差異表達基因中其中位秩為284.0，P值為1.18×10-15，差異有統計學意義，提示ARHGEF16基因在肺腺癌中高表達。

2.2 不同肺腺癌研究芯片中ARHGEF16的表達差異對Oncomine數據庫中4項大樣本研究進行箱圖比較分析，Hou等65例正常肺組織和45例肺腺癌組織、Su等30例正常肺組織和27例肺腺癌組織、Gurber等40例正常肺組織和6例肺腺癌組織、Stearman等19例正常肺組織和20例肺腺癌組織，ARHGEF16在不同肺腺癌研究芯片中表達結果顯示，ARHGEF16在肺腺癌中的表達量高于正常肺組織(P均<0.001，圖1)。

2.3 ARHGEF16在肺腺癌中的共表達分析為尋找協同表達的基因模塊，并探索基因網絡與關注表型之間的關聯，以及網絡中的核心基因，采用Oncomine數據庫進行共表達分析，結果顯示EPHB3與ARHGEF16共表達有相關性(r=0.933，表1)。

圖1 Oncomine數據庫不同肺腺癌研究芯片中ARHGEF16的表達：A.Hou等的研究；B.Su等的研究；C.Gurber等的研究；D.Stearman等的研究；P均<0.001

表1 在肺腺癌中與ARHGEF16共表達相關的基因

2.4 肺腺癌中ARHGEF16表達與預后的關系為進一步研究ARHGEF16基因表達與肺腺癌患者預后的關系，提取Oncomine數據庫中82例患者的生存數據，隨訪時間0～60個月，用Graphpad Prism繪制生存曲線，結果顯示ARHGEF16表達與患者預后呈負相關性(P=0.032，圖2)。

圖2 肺腺癌中ARHGEF16表達與預后的關系

3 討論

目前外科手術是治療早期肺腺癌的主要方式，但由于肺癌的初期診斷比較困難，大多數肺癌患者在確診時已是肺癌晚期，提示大部分肺癌患者在確診時已失去手術治療的最佳時機。近10年來隨著分子生物學技術的進展，陸續發現了c-Met、FPR1、EGFR等肺癌發生、發展的相關基因[6-8]，開發出一些靶向治療藥物，才改善肺腺癌患者的預后[9]。然而這些基因突變只存在于肺腺癌部分患者中，所以繼續尋找肺腺癌發生、發展的關鍵分子或靶點，對于研發治療肺腺癌的新靶向藥物具有重要的理論和臨床意義[10]。

數據庫是一個免費的統籌和查詢基因注釋的新資源，其基因注釋包含了公共資源的信息及眾多研究部門所生成的數據。Oncomine是目前全球最大的癌基因芯片數據庫和整合數據挖掘平臺，旨在挖掘癌癥基因信息。利用這些數據庫可以比較常見癌癥和正常組織的差異表達分選，進行差異表達分選、共表達分析，查找某種癌癥中差異表達的基因，確定目的基因。

ARHGEF16是一種主要表達于細胞質的蛋白，與ARHGEF16相關的疾病包括額竇炎、神經膠質瘤、黑素瘤等，其相關途徑包括RhoGTPases信號和GPCR途徑，與該基因相關的基因本體論(GO)注釋包括PDZ結構域結合和受體酪氨酸激酶結合。本實驗利用Oncomine數據庫的深入分析，發現除肺癌外，ARHGEF16還與其他癌癥相關，其在膀胱癌、乳腺癌、食管癌、肺癌、卵巢癌中高表達，在胰腺癌、肉瘤中低表達。與正常肺組織相比，肺腺癌組織中的ARHGEF16基因呈高表達(P<0.001)。應用共表達分析顯示，在肺腺癌中EPHB3與ARHGEF16共表達有相關性(r=0.933)。提取Oncomine中的數據，使用Graphpad Prism 7.0繪制生存曲線，SPSS 22.0軟件進行相關統計分析，發現ARHGEF16表達與肺腺癌患者的預后呈負相關(P=0.032)，說明ARHGEF16的高表達促進肺腺癌的進一步發展。

綜上所述，通過對數據庫中ARHGEF16相關基因信息的深入挖掘，發現ARHGEF16在肺腺癌組織中高表達，且與患者的預后相關。上述結果為進一步的實驗研究提供了線索與依據，也為進一步探討分子機制提供了理論支持。