基于Oncomine 芯片數據庫分析低密度脂蛋白受體相關蛋白4在甲狀腺乳頭癌中的表達及意義△

馮鑫源，田昀靈，傅松波，邴志桐，趙楠，洪成恩，王素媛，龔文倩，吳嘯天

1蘭州大學第一臨床醫學院，蘭州730000

2蘭州大學第一醫院內分泌科，蘭州730000

3中國科學院近代物理研究所，蘭州7300000

甲狀腺癌（thyroid carcinoma，TC）約占所有惡性腫瘤的1%，且在內分泌系統惡性腫瘤中居首位。世界衛生組織對TC 進行分型，其中甲狀腺乳頭狀癌（papillary thyroid carcinoma，PTC）在人群中最常見，占75%～80%，且惡性度相對較低，臨床預后較好；其次是濾泡性癌、髓樣癌和未分化癌。近年來，中國TC 的發病率呈逐年上升趨勢，在美國TC 已成為威脅人們生命健康的首位疾病。Hucz等研究證實，低密度脂蛋白受體相關蛋白4（lowdensity lipoprotein receptor related protein 4，LRP4）在PTC組織中的表達水平明顯高于相應癌旁組織，提示LRP4 可能是甲狀腺癌的致癌因子。Zhou 等通過對19 例PTC 患者進行轉錄組測序，發現LRP4在腫瘤組織及PTC細胞系中高表達，不同PTC細胞系中的沉默

LRP4

基因，可以抑制腫瘤細胞在組織內的侵襲和增殖，從體外實驗的角度證明了LRP4作為致癌因子的作用。進一步研究發現，LRP4 主要是通過激活細胞上皮-間充質轉化，從而促進PTC的轉移。Oncomine 數據庫是一個基于基因芯片的數據庫和整合數據挖掘平臺，在此數據庫中可根據選題需求設定篩選和挖掘數據的條件。本研究通過篩選Oncomine 數據庫中LRP4 的基因芯片信息，對相關資料進行深入挖掘分析，得出其在PTC中的表達結果及其與預后的關系，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 數據檢索

在Oncomine 數據庫中進行檢索，第一步設定篩選條件“Gene：LRP4”可得到LRP4 在不同腫瘤組織中的表達情況。第二步在上述檢索基礎上對分析類型、腫瘤類型、數據類型及參數進行限制，添加檢索條件①“Analysis Type：Cancer

vs

Normal Analysis”；②“Cancer Type：Papillary Thyroid Gland Carcinoma”；③“Data Type：mRNA or DNA copy number”；④分析參數為“P-value ﹤1E-4，Fold change=2，Gene rank=top10%”，可得到LRP4 在PTC中的表達情況。第三步繼續對臨床結局進行限制，增加篩選條件“Clinical Outcome：Survival Status”，可得到LRP4 與PTC 患者預后的相關數據，可對生存狀態、隨訪時間、DNA 拷貝數值等數據進行提取并利用統計學軟件繪制生存曲線。

1.2 觀察指標

研究

LRP4

基因在多種腫瘤組織中的表達情況，可通過檢索Oncomine 數據庫中的基因表達情況并生成圖譜，其中紅色代表在腫瘤組織中高表達，藍色代表低表達，顏色深淺表示表達程度。研究

LRP4

基因在PTC 中的表達情況，可通過數據庫中自帶的Meta 分析功能對多個獨立、同類型研究進行綜合分析，其中紅、藍色表示的意義同上。此外，對于單個研究可通過

t

檢驗進行差異表達分析，同時根據

LRP4

在正常組織及PTC 中mRNA 表達量的中位中心強度生成箱式圖，可通過圖像及表達強度判斷基因在不同研究中的表達情況。預后分析結果可通過生成的生存曲線進行觀察。

1.3 統計學方法

將各項數據記錄于Excel 表格中，采用SPSS 20.0 統計軟件進行數據分析，采用Kaplan-Meier 法繪制生存曲線（根據生存狀態進行篩選，分析數據均為DNA 數據），以

P

﹤0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 LRP4 在多種腫瘤中的表達情況

Oncomine數據庫中共收集了400項不同腫瘤的研究結果，包括頭頸部腫瘤、肺癌、肝癌、胃癌、腎癌等，其中LRP4表達明顯增高的有11項，表達明顯降低的有7 項（一篇文獻可包含多個數據集，故參考文獻總數小于數據集總數）。LRP4在頭頸部腫瘤中高表達的研究有5 項，在結直腸癌中高表達的研究有2項，在腦及中樞系統腫瘤中高表達的研究有1 項，其他腫瘤中在生殖細胞腫瘤中高表達的研究有2項；LRP4在乳腺癌、肺癌、黑色素瘤、部分結直腸癌中低表達。（圖1）

圖1 Oncomine數據庫中LRP4在多種腫瘤中的表達情況

2.2 LRP4 在PTC 中的表達情況

在Oncomine數據庫中，自2006年起共有3篇文獻涉及LRP4 在PTC 組織和正常組織中的表達情況，共5 個mRNA 數據集包含了135 例樣本。文章分別發表于

Clin Cancer Res

、

Proc Natl Acad Sci U S A

雜志。對這5 項研究結果進行Meta 分析顯示，LRP4 在所有差異表達基因中的中位數值排名為11，

P

=3.06×10，提示LRP4在PTC中高表達。

2.3 LRP4 在正常組織及不同PTC 組織中的差異表達情況

在Oncomine 數據庫中，LRP4 在上述5 項數據集中正常組織及PTC 組織中的差異表達結果顯示，LRP4 在PTC 及其不同分型（包括濾泡型PTC及柱狀細胞變異性PTC）組織中的表達量均明顯高于正常組織（

P

﹤0.01）。（表2）

表2 Oncomine 數據庫5 項數據集中LRP4 在正常組織及PTC 組織中的差異表達情況

2.4 LRP4 與PTC 患者預后的關系

在Oncomine 數據庫中，對“Clinical Outcome：Survival Status”進行限制，篩選出一癌癥基因組圖譜（The Cancer Genome Atlas，TCGA）DNA 數據集，其中包括1012 例樣本信息，

LRP4

基因表達與正常組織有差異的樣本共505 例，其中PTC 組織327 例（高表達164 例，低表達163 例），對數據進行提取并進行分析顯示，LRP4 高表達與低表達患者的生存情況比較，差異無統計學意義（

χ

=0.423，

P

=0.515）。（圖2）

圖2 Oncomine數據庫中LRP4高表達（n=164）與低表達（n=163）PTC患者的生存曲線

3 討論

頭頸部腫瘤的相關發病資料顯示，TC 的發病率居首位，是臨床上最常見的內分泌系統惡性腫瘤，其中又以PTC 最為多見。近幾十年TC 在世界各國的發病率呈快速增長趨勢，尤其在近十年來發病人數迅速增加。全球流行病學數據顯示，2018 年TC 患者約56.7 萬例，占全部腫瘤患病人數的3.1%，在世界居第九位，在中國居第七位。甲狀腺癌的致病因素復雜，但主要與放射性物質、碘攝入量、肥胖、性激素、遺傳因素、心理因素、社會因素和生活壓力等有關，且不同性別、年齡和地區患者之間存在明顯差異，但其具體病因和發病機制尚不明確。探索TC 尤其是PTC 的發病原因、機制及精準治療方法是目前國內外研究的熱點。

LRP4是低密度脂蛋白受體家族的成員之一，由細胞外結構域、O 寡糖修飾域、4 個β螺旋槳結構域及8 個LDLa 結構域構成。

LRP4

起初為神經肌肉疾病的關鍵基因，近些年研究發現其水平與血漿中膽固醇含量有關。而腫瘤發展和遷延又與膽固醇水平相關，有研究證明低密度脂蛋白可促進腫瘤的發展惡化。在膽固醇介導的神經細胞生長過程中，LRP4 可通過結合apoE 抑制神經細胞的生長。Wei 等研究證實，PTC 患者LRP4 表達水平升高，提示LRP4 可能在PTC 的發病機制中發揮重要作用，LRP4 促進PTC 的增殖、遷移和侵襲。研究表明，敲減

LRP4

可抑制TPC-1 細胞增殖、遷移和侵襲，而過表達LRP4 可逆轉過表達miRNA-140 對TPC-1 細胞增殖、遷移和侵襲的抑制作用。因此，LRP4 為PTC 的診斷、治療以及預后提供新的思路和靶點。Oncomine 數據庫是目前世界上最大的基因芯片數據庫和整合數據挖掘平臺，注冊賬戶后可以通過使用過濾器挖掘腫瘤相關的基因信息。本研究所有資料都來自該數據庫中的基因芯片數據，研究方法一致。通過對Oncomine 數據庫進行深入挖掘結果顯示，LRP4 在頭頸部腫瘤、結直腸癌、神經系統腫瘤等多種腫瘤中高表達，且LRP4 在TC中高表達。目前有研究顯示，LRP4 可通過誘導磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）介導的上皮-間充質轉化促進PTC 的增殖、遷移和侵襲；

LRP4

基因敲除可改善PTC 細胞的攻擊行為，表明LRP4 可能是PTC 的一個有效的生物標志物，也是一個有用的治療靶點。此外，本研究也存在一定局限性，由于Oncomine 數據庫中收錄數據的限制，對于LRP4 與TC 患者生存狀態的研究僅利用一項DNA 數據進行間接分析，未直接通過mRNA 數據探索LRP4 表達差異與患者預后之間的關系。盡管通過對數據庫PTC 基因芯片信息進行了深入分析，但由于Oncomine 數據庫中數據量的限制，研究結果還需進一步結合臨床研究進行驗證。LRP4 在PTC 中的作用機制及臨床意義還有待更多研究進一步探索和完善。綜上所述，通過對Oncomine 基因芯片數據庫中腫瘤相關基因的信息進行深入挖掘，發現基因

LRP4

在PTC 組織中高表達，在正常組織中低表達，有助于豐富LRP4 在PTC 精準治療中的理論依據，但其具體作用機制還需進一步研究。