基于KM-plotter分析STAT家族基因表達對乳腺癌預后價值

胡 劍 王 偉 周 娟

在中國，2015年全國新增女性乳腺癌患者已達30.4萬，發(fā)病率45.29/10萬，標化率31.54/10萬，位居女性惡性腫瘤的首位[1]，其防控形勢不容 樂 觀。STAT家 族 蛋 白 包 含STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5A、STAT5B和STAT6這7個成員[2]，STAT家族參與到乳腺發(fā)育和乳腺腫瘤發(fā)生過程中[3]。使用KM-plotter在線數據庫[4]，分析STAT家族7個成員的表達狀況與乳腺癌患者預后的相關性，探究STAT家族基因表達對乳腺癌的預后價值，為乳腺癌治療提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料 Kaplan-Meier plotter（KM-plotter）是一個公開的在線生存分析網站[5]，其數據來源于GEO，EGA和TCGA。目前共收錄了21種癌癥的54000多個基因表達及相關的生存數據，其中，最大的數據集包括乳腺癌（6234例患者數據）、卵巢癌（2190例患者數據）、肺癌（3452例患者數據）和胃癌（1440例患者數據），相關數據被廣泛用于分析個體基因對癌癥的臨床影響[6～8]。

1.2 方法 在KM-plotter在線分析網站，分別輸入7個STAT家族基因，根據其基因表達的中位數將患者樣品分為兩組，分別在選擇不同的臨床病理參數（ER、PR、HER-2、淋巴結轉移情況、TP53和luminal分型），對其進行總生存期（OS）分析，獲得包含HR（風險系數）、95%置信區(qū)間（95%CI）和P值存圖，其中P＜0.05被認為具有統(tǒng)計學意義，最后根據所得數據使用Graphpad軟件繪制STAT家族7基因表達與OS相關性的森林圖。

2 結 果

2.1 乳腺癌患者STAT家族基因表達與總生存的相關性 使用數據庫中有OS隨訪結果的乳腺癌患者（1402例）數據，進行STAT家族基因表達生存相關性分析，結果表明STAT家族中有5個成員與乳腺癌的預后有顯著相關性，包括STAT3（HR=0.68，95%CI=0.49-0.93，P=0.014）、STAT4（HR=0.79，95%CI=0.64～0.98，P=0.035）、STAT5A（HR=0.67，95%CI=0.54～0.83，P=0.00024）、STAT5B（HR=0.62，95%CI=0.5～0.77，P=0.00741）和STAT6（HR=0.73，95%CI=0.59～0.91，P=0.0043），提示STAT家族的這5個成員的高轉錄水平與乳腺癌的良好預后相關。

2.2 STAT家族基因表達在不同乳腺癌分子分型中的預后價值評估 依據分子分型，乳腺癌可分為Lumina A、Luminal B、HER-2過 表達型和三陰性乳腺癌四型。對這四種亞型的乳腺癌患者進行分別分析發(fā)現(xiàn)，Lumina A型乳腺癌患者STAT1的高轉錄水平（HR=1.47，95%CI=1.03～2.1，P=0.033）預 示著較差的總生存，其余基因表達與患者總生存無顯著相關性；在LuminalB型乳腺癌患者中，STAT4（HR=0.64，95%CI=0.44～0.94，P=0.022）、STAT5A（HR=0.57，95%CI=0.38～0.83，P=0.0036）和STAT5B（HR=0.61，95%CI= 0.42～0.9，P=0.011）高 表 達與患者總生存呈正相關；在HER-2過表達亞型中，僅高表達的STAT4（HR=0.47，95%CI=0.24～0.92，P=0.025）與患者總生存有顯著相關性，提示更好的預后；三陰性乳腺癌患者的OS與STAT1（HR=0.41，95%CI=0.24～0.69，P=0.00057）、STAT3（HR=0.36，95%CI=0.18～0.71，P=0.0023）和STAT4（HR=0.51，95%CI=0.31～0.85，P=0.0086）的高表達顯著相關，它們都表現(xiàn)為良好預后的標志物。上述結果表明，在乳腺癌不同的亞型中，不同STAT家族成員的高轉錄水平對OS的影響呈現(xiàn)不同的結果，提示它們在不同分子亞型中發(fā)揮不同的功能。

2.3 不同臨床病理因子下乳腺癌患者STAT家族基因表達與總生存的相關性 我們進一步詳細分析了不同的臨床病理因子（ER、PR、HER-2、淋巴結轉移、組織學分級和TP53突變狀況）條件下，STAT家族基因的表達與總生存的相關性，結果見表1。ER陽性或陰性的患者，其STAT5A的高轉錄水平都提示較好的總生存。然而，在PR狀態(tài)下，乳腺癌患者的總生存與7個STAT家族成員的高表達之間均不存在顯著相關性。HER-2陰性乳腺癌患者STAT4 mRNA 高表達水平與較好的總生存相關。在淋巴結轉移的乳腺癌患者中，STAT3高表達與較好的總生存相關；而在無淋巴結轉移的乳腺癌患者中，STAT5A和STAT6高表達提示好的總生存。乳腺癌組織學分級為I級的乳腺癌患者，其總生存與STAT家族表達水平無顯著相關性；Ⅱ級患者僅STAT5B表達水平與總生存相關；而在Ⅲ級患者中，STAT1、STAT3和STAT4均提示好的總生存。STAT1和STAT5B高表達分別在TP53突變型和野生型患者中與總生存呈正相關。上述結果表明，STAT家族成員的高表達與乳腺癌OS的相關性受不同病理因子的影響。

表1 不同臨床病理因子下STAT家族基因表達與預后的相關性

3 討 論

STAT家族成員在多種惡性腫瘤（包括乳腺癌、肺癌、結腸癌和頭頸部癌等）中都存在異常表達，被認為與癌癥的進展相關，并顯著影響患者的預后。我們的研究也表明，在乳腺癌中，STAT3、STAT4、STAT5A、STAT5B和STAT6的 高 表 達 與總生存呈顯著正相關（P＜0.05）。然而，不同的STAT家族成員對預后的影響不盡相同。

3.1 STAT1表達與預后 STAT1具有腫瘤抑制活性，其激活被認為可以引起細胞周期停滯和凋亡，STAT1高度活化的乳腺癌患者，其存活時間顯著延長，復發(fā)頻率顯著降低。與組織學分級中，STAT1僅在Ⅲ級乳腺癌患者中，與較好的總生存顯著相關，提示STAT1可能僅在高級別的乳腺癌中發(fā)揮抑癌作用。STAT1高表達在TP53突變型和三陰型乳腺癌患者中均與總生存顯著正相關；三陰型乳腺癌是一種侵襲性和轉移性乳腺癌亞型，其中TP53突變頻繁發(fā)生，并且和較差的預后有關，迫切需要一種針對三陰型乳腺癌患者的靶向治療方式[9]，同時在雌、孕激素受體陽性的Luminal A型患者STAT1是高風險因素，因此可以設想將STAT1作為一種潛在治療靶點，上調其表達水平來抑制腫瘤發(fā)生與轉移，為三陰型乳腺癌的靶向治療方案探究提供新思路、新選擇。

3.2 STAT2表達與預后 目前對STAT2在乳腺癌中的功能研究較少，僅Ogony J等[10]發(fā)現(xiàn)IFITM1（干擾素誘導的跨膜蛋白1）過表達以STAT2依賴的方式增強了SUM149炎性乳腺癌細胞系侵襲表型。本研究也未發(fā)現(xiàn)其在乳腺癌中的表達水平與總生存存在相關性。

3.3 STAT3表達與預后 在STAT家族成員中，STAT3的研究最為完善，其參與細胞生命活動中多種關鍵基因的轉錄調控，包括細胞周期調控蛋白CyclinD1、CyclinD3、c-Myc、p21wafl和p27，血管內皮生長因子（VEGF），促進侵襲和遷移的MMP-2和MMP-9以及抑制細胞凋亡的生存素MCL-1和Bcl-XL等。因此，STAT3被認為是癌基因，其激活將通過上述靶基因調控細胞周期、促進血管生成和抑制細胞凋亡，導致腫瘤的增殖和進展。然而本研究結果表明STAT3的高轉錄水平與所有乳腺癌患者、淋巴結轉移乳腺癌患者、Ⅲ級和三陰型乳腺癌患者的總生存均呈正相關，是預后良好的指針，其具體的原因尚待研究。

3.4 STAT4/5A/5B/6表達與預后 ①乳腺癌動物模型研究發(fā)現(xiàn)，丹參酮（CPT）通過上調JAK2/STAT4的磷酸化誘導CD4+T細胞的產生，來抑制腫瘤的生長[11]，從而顯示出其潛在的治療價值。本研究發(fā)現(xiàn)，STAT4的高表達水平與HER-2陰性、Ⅲ級、Luminal B、HER-2過表達和三陰型乳腺癌患者的總生存呈正相關。其中HER-2過表達和三陰型乳腺癌患者，在臨床治療中對內分泌治療效果不佳甚至于無效，這種背景下，STAT4高表達預示著良好的OS，因此可以考慮將STAT4作為一個潛在的治療靶點，可以嘗試通過上調JAK2/STAT4磷酸化來發(fā)揮抑癌的效果。②STAT5可以作為ER陽性乳腺癌患者預后分子標志物，為甄選內分泌治療患者提供指導意見。本研究結果顯示，所有類型乳腺癌患者和Luminal B型患者的STAT5A/5B高表達水平都預示著更好的總生存。TP53野生型和II級乳腺癌患者的總生存與STAT5B高表達也呈正相關。在ER陽性和陰性的乳腺癌患者中，總生存只與STAT5A呈正相關，而與STAT5B無明顯相關性，此結論與Yamashita等研究結果存在出入，可能是由于選擇的患者人群、STAT5表達水平的閾值、隨訪的時間以及ER狀態(tài)等不同所導致。③STAT6能夠介導IL-4引起的乳腺癌細胞生長抑制和凋亡，且IL12Ralpha2可以通過STAT6-TP63信號通路抑制乳腺癌的肺轉移[12]，表明STAT6的激活在乳腺癌中發(fā)揮抗腫瘤作用。本研究也發(fā)現(xiàn)STAT6基因高表達與所有乳腺癌患者、無淋巴結轉移和II級乳腺癌患者和的總生存呈正相關，是乳腺癌良好預后標志物。

綜上所述，乳腺癌的發(fā)生、進展、轉移及預后是多基因、多因素相互作用的結果。在本研究中，我們詳細地分析了STAT家族基因表達在不同臨床狀況的乳腺癌患者中的預后價值，結果表明STAT4/5A/5B/6的高表達與所有乳腺癌患者的生存顯著正相關，提示其可以作為乳腺癌免疫標記的常規(guī)標志物之一，將為臨床提供更準確的預后評估。結合不同病理特征下STAT與乳腺癌患者總生存的關系及近年來國內外文獻報道結果，STAT1可以作為三陰型乳腺癌的潛在治療靶點。同時STAT3分析結果與既往研究的不同之處，也是對乳腺癌的相關研究提出新的展望及挑戰(zhàn)。