肝癌與肺腺癌中FEN1的表達和預后分析

趙恒宇，鄭浩青，黃河儒，李維嘉，吳振興

（杭州醫學院，浙江 杭州 310053）

0 引言

肝癌已成為人類第四大死因，目前我國肝癌發患者數約占世界肝癌發患者數的50%[1,2]。肝癌病例中有75%-85%為肝細胞肝癌（hepatocellular carcinoma，LIHC）[3]。乙肝病毒、丙肝病毒、酗酒和馬兜鈴酸是LIHC的危險因素，這些因素將導致肝細胞損傷、炎癥反應激活、細胞死亡以及腫瘤進展[4,5]。目前，LIHC缺乏早期診斷標志物和特異性治療藥物[6]。

肺癌死亡率最高的癌癥，約85%的肺癌病例為非小細胞肺癌（non-small-cell lung cancer，NSCLC），而肺腺癌（lung adenocarcinoma，LUAD）是NSCLC中最常見的類型[7,8]。吸煙是肺癌的主要危險因素[9,10]。由于目前醫療技術的局限，大量肺癌患者確診時已為晚期[11]。

結構特異性核酸內切酶I（flap endonuclease 1，FEN1）基因定位于染色體11q12，在DNA復制、損傷修復、重組中起到重要作用[12,13]。有研究報道，FEN1過表達存在于多種腫瘤，提示FEN1過表達與腫瘤預后不良相關[14]。已有META分析證明FEN1與LIHC及LUAD相關[15-17]。

本研究使用ONCOMINE、DriverDBv3、人類蛋白質圖譜（The Human Protein Atlas，HPA）、GEPIA、Kaplan-Meier Plotter和UALCAN等數據庫和挖掘工具，探究FEN1表達在LIHC與LUAD中的預后價值。本研究也使用了STRING、Metascape、cBioPortal數據庫等網絡工具對FEN1進行蛋白互作分析、富集分析、突變分析。研究結果表明，FEN1是LIHC和LUAD的潛在診療與預后的生物標志物。

1 方法

1.1 FEN1表達差異分析

ONCOMINE（https://www.oncomine.org）是一個癌基因和癌基因組數據庫[18]。為獲取FEN1在肝癌和肺癌中及正常組織中的表達數據，我們設定數據將篩選條件如下：①Gene：FEN1；② Analysis Type：Cancer vs.Normal Analysis；③ Data Type: mRNA；④臨界值設定條件：P<0.01，Fold Change>1.5，Gene Rank：10%。

DriverDBv3（http://driverdb.tms.cmu.edu.tw）是一個癌癥組學數據庫[19]。本研究使用DriverDBv3分析FEN1基因在原發性LIHC和LUAD中表達與在正常樣本中表達的差異。

UALCA（http://ualcan.path.uab.edu）是一個交互式的癌癥組學數據庫，收錄了癌癥基因組圖譜（The Cancer Genome Atlas，TCGA）等多數據庫資源[20]。本研究使用UALCAN分析FEN1在正常樣品與腫瘤樣品中差異表達。

HPA數據庫（http://www.proteinatlas.org）是一個旨在構建細胞、組織、器官中蛋白質圖譜的數據庫[21-23]。本研究從HPA中下載肝癌、肺癌組織，以及正常肝組織、肺組織中免疫組化圖片并對其進行分析。

1.2 FEN1表達差異的生存分析

GEPIA（http://gepia.cancer-pku.cn/index.htmL）是一個聚合了腫瘤樣本和正常樣本的RNA測序表達的數據庫[24]。本研究利用GEPIA分析FEN1高表達與低表達對LIHC、LUAD患者生存的影響。

The Kaplan-Meier Plotter（https://kmplot.com/analysis）是一個評估基因表達或突變對患者生存的影響的在線工具[25-27]。本研究使用該數據庫驗證了FEN1表達水平高低對肝癌和肺癌患者生存的影響。

1.3 FEN1的蛋白互作分析、富集分析、突變分析

STRING（https://string-db.org）是一個分析蛋白質-蛋白質相互作用（protein-protein interactions，PPI）的數據庫[28,29]。本研究使用STRING分析FEN1的20個相關蛋白的相互作用。

Metascape（https://metascape.org）是一個提供富集分析、PPI分析、基因注釋等功能的在線工具[30]。本研究將STRNG中獲取的20個FEN1相關蛋白進行功能富集分析。

癌癥基因組學的生物門戶（cBioPortal for Cancer Genomics，cBioPortal）是一個多組學數據庫[31]。本研究使用cBioPortal評估FEN1突變對于患者生存時間的影響。研究中將篩選數據的條件設定如下：①Genomic Profiles：Mutation，copynumber alterations from GISTIC，mRNA Expression z-Scores（RNASeq V2 RSEM）；② z-score threshold：±1.8。

2 結果

2.1 FEN1在正常與腫瘤組織中的表達差異

對ONCOMINE數據庫中肝癌和肺癌的芯片進行分析。與正常組織相比，FEN1在肝癌與肺癌組織中呈現高表達（圖1A）。通過DriverDBv3分析，FEN1在原發性LIHC和LUAD中表達顯著高于正常組織（圖1B）。通過UALCAN數據庫對TCGA中樣本進行定量分析（圖1C），FEN1在LIHC樣品中表達顯著高于正常組織（P<0.05），FEN1在LUAD樣品中表達也顯著高于正常組織（P<0.05）。通過分析HPA數據庫中免疫組化圖片，FEN1在肝癌與肺癌組織中均為高表達，在正常肝組織與肺組織中均為中表達（圖1D）[21-23]。因此，FEN1在LIHC與LUAD中均存在高表達情況。

圖1 FEN1在肝癌、肺癌、正常組織中表達差異分析

2.2 FEN1表達差異的生存分析

GEPIA數據庫結果顯示，FEN1表達水平與LIHC和LUAD患者預后相關（圖2）。LIHC中FEN1高表達與患者總生存期（Overall Survival，OS）和無病生存期（Disease-Free Survival，DFS） 相 關（OS log-rankP=0.022，HR=1.5；DFS log-rankP=0.0075，HR=1.5）（圖2A、B）。LUAD 患者FEN1高表達與OS相關，但FEN1表達高低對DFS造成的差異無統 計 學 意 義（OS log-rankP=0.027，HR=1.4；DFS log-rankP=0.63，HR=1.1）（圖2C、D）。

我們使用Kaplan-Meier Plotter驗證GEPIA結果，LIHC中FEN1高表達與OS和DFS相關（OS log-rankP=3.4e?06，HR=2.28；DFS log-rankP=0.0095，HR=1.54）（圖2E、F）；LUAD患者FEN1高表達與OS和DFS也相關（OS log-rankP=0.00093，HR=1.66；DFS log-rankP=0.041，HR=1.75）（圖2G、H）。

圖2 FEN1表達差異的生存分析

綜合兩個數據庫的分析結果，FEN1表達水平可作為預測LIHC和LUAD患者生存狀況的標志物。

2.3 FEN1的PPI、富集、突變分析

通過STRING構建了FEN1及20個相關蛋白的PPI網絡（圖3A），在Metascape中進行了基因本體（Gene Ontology，GO）和京都基因與基因組百科全書（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes pathways，KEGG）分 析（圖3B、C、D），FEN1及相關蛋白主要功能為DNA修復（GO：0006281）、DNA 鏈延伸（R-HSA-69190）、DNA 重組（GO：0006310）等功能。通過cBioPortal分析發現，FEN1突變情況對LIHC患者的DFS長短造成的差異有統計學意義（P<0.05）。

圖3 FEN1的PPI分析和富集分析

3 討論

目前，肝癌和肺癌分別已成為中國人位居第三大、第五大的死因[32]。由于缺乏早期診斷標志物、預后標志物和靶向藥物，肝癌和肺癌患者生存期較短[6,11]。因而尋找肝癌和肺癌的標志物及靶向藥物，是腫瘤研究領域亟待解決的問題。

FEN1是5’核酸酶超家族成員，它參與了岡崎片段成熟、長堿基切除修復RNA引物在后隨鏈復制中的移動、維持端粒長度等功能[33]。因此，FEN1為細胞正常運行提供必要的支持。

本研究分析了FEN1在LIHC和LUAD中的功能、表達及預后價值。其中運用了多組學對FEN1表達進行分析，發現FEN1在LUAD與LIHC中確實存在高表達。本研究還分析了FEN1表達高低對于患者生存期的影響。GEPIA數據庫表明，FEN1高表達與LIHC預后不良相關；Kaplan-Meier Plotter數據庫表明，FEN1高表達與上述兩種癌癥預后不良都有相關性。綜上所述，FEN1表達水平也可作診斷與治療的潛在標志物，可為醫生制定治療策略提供參考。研究也發現FEN1突變與LIHC患者無病生存期相關，提示FEN1突變情況可作為預測LIHC的潛在標志物。

盡管本研究通過多個數據庫進行多組學分析，但仍存在著局限性。一是，FEN1的mRNA 表達差異樣本量較小；二是沒有使用META分析對FEN1在LIHC和LUAD中診斷價值進行評估。我們在近期聚焦于體外實驗，以完善數據庫分析所存在的不足，期待更好地說明FEN1表達與兩種類型惡性腫瘤的相關性。但總的來說，FEN1可成為肝細胞肝癌和肺腺癌潛在的預后和診療生物標志物。