基于多種數(shù)據(jù)庫分析肺腺癌中FAM83A基因的表達(dá)水平及其臨床意義

徐茂義 侯國新 李娜

肺癌是一種常見的惡性腫瘤，其死亡率和發(fā)病率均位居前列。近年來，隨著吸煙人數(shù)的降低、早期診斷的改進(jìn)，以及治療方式的改革，肺癌的發(fā)病率和死亡率有所下降［1］。肺腺癌（lung adenocarcinoma，LUAD）約占肺原發(fā)腫瘤的一半，易發(fā)生于女性，與吸煙、二手煙、室內(nèi)外環(huán)境污染以及與遺傳基因關(guān)系密切，同時，肺腺癌是非吸煙者中最常見的組織學(xué)類型［2］。FAM83A（family with sequence similarity 83 member A）， 屬 于FAM83家族中的一員，位于8號染色體，其在多種癌癥中表達(dá)異常，能夠影響細(xì)胞的侵襲遷移，且參與多種信號通路。本研究通過生物信息學(xué)的方法結(jié)合多種數(shù)據(jù)庫分析肺腺癌組織中FAM83A的表達(dá)情況及特征，旨在為肺腺癌患者的治療策略及預(yù)后評估提供理論依據(jù)，為肺腺癌的治療提供新的分子標(biāo)志物。

1 資料與方法

1.1 LUAD組織和正常肺組織FAM83A基因的表達(dá)水平 首先，在癌癥基因圖譜計劃（the cancer genomeatlas program，TCGA）數(shù)據(jù)庫中下載基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)，利用limma包分析得到基因表達(dá)差異結(jié)果其次，運用Oncomine數(shù)據(jù)庫（https：//www.oncomine.org/）中輸入目的基因“FAM83A”、設(shè)定相應(yīng)篩選條件腫瘤類型選擇“LUAD”，分析類型選擇“cancer vs. normol analysis”得到LUAD中FAM83A基因水平的表達(dá)差異結(jié)果，并進(jìn)行薈萃分析。最后，運用基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)動態(tài)分析數(shù)據(jù)庫（gene expression profiling interactive analysis，GEPIA）（http：//gepia.cancer-pku.cn/）檢索，條件如下：（1）“Expression DIY”框中選擇“Boxplot”；（2）Gene輸入“FAM83A”；（3）Cancer name選擇LUAD；比較目的基因在肺腺癌組織和正常肺組織的表達(dá)情況，進(jìn)一步驗證Oncomine數(shù)據(jù)庫中的FAM83A mRNA表達(dá)水平。

1.2 不同F(xiàn)AM83A基因表達(dá)水平對臨床和病理學(xué)特征的分析 下載TCGA數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)臨床數(shù)據(jù)，根據(jù)LUAD患者FAM83A基因表達(dá)水平的中位數(shù)，將患者劃分為FAM83A高表達(dá)組和低表達(dá)組。應(yīng)用SPSS 21.0軟件進(jìn)行χ2檢驗。其次用GEPIA數(shù)據(jù)庫檢索：（1）“Expression DIY”框中點擊“Stage plot”；（2）Gene輸入FAM83A；（3）Cancer name選擇LUAD；比較不同分期的肺腺癌組織中FAM83A表達(dá)量。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

1.3 不同F(xiàn)AM83A基因表達(dá)水平的LUAD患者生存及預(yù)后分析 首先TCGA數(shù)據(jù)庫中下載相關(guān)生存數(shù)據(jù)，使用R語言survival包分析并繪制圖形。其次，用KaplanMeier Plotter在線數(shù)據(jù)庫（https：//www.kmplot.com/analysis/）工具分析，其中收錄了肺癌患者總生存期（overall survival，OS）、無進(jìn)展生存期（progress free survival，PFS）和目的基因的表達(dá)信息，在數(shù)據(jù)庫中設(shè)置條件：Gene輸入FAM83A；Split patients by：median，選擇lung cancer分析數(shù)據(jù)庫內(nèi)FAM83A表達(dá)與肺腺癌患者OS和PFS的關(guān)系。最后，運用GEPIA數(shù)據(jù)庫檢索：（1）“survival框中點擊“Survival plot”；（2）Gene 輸入 FAM83A；（3）Cancer name選擇 LUAD；（4）Method分別選擇“Overall Survival”和“Disease Free Survival”可分別得到FAM83A高低表達(dá)對肺腺癌患者總生存率和無病生存期的影響。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

1.4 FAM83A相互作用蛋白網(wǎng)絡(luò)分析 String數(shù)據(jù)庫（https：//string-db.org/）是用以探索蛋白質(zhì)之間相互作用網(wǎng)絡(luò)的檢索工具，根據(jù)文獻(xiàn)報道、數(shù)據(jù)庫收錄數(shù)據(jù)和分子間共表達(dá)蛋白相關(guān)性等證據(jù)給出蛋白質(zhì)間存在相互作用的可信度評分。該分?jǐn)?shù)由0~1表明分子間相互作用的可信度由低到高。在 String數(shù)據(jù)庫中搜索蛋白質(zhì)名稱“FAM83A”，選擇物種“homo sapiens”，獲取FAM83A相互作用蛋白網(wǎng)絡(luò)。

1.5 FAM83A基因在單個細(xì)胞中的功能 CancerSEA數(shù)據(jù)庫（http：//biocc.hrbmu.edu.cn/CancerSEA/）是一個單細(xì)胞測序在線數(shù)據(jù)庫，檢索條件設(shè)置Gene輸入FAM83A，Cancer Type選擇lung adenocarcinoma，獲得FAM83A基因在單個細(xì)胞中的功能。

1.6 FAM83A與臨近長鏈非編碼RNA FAM83AAS1的相關(guān)性分析 用GEPIA數(shù)據(jù)庫檢索（1）點擊“Correlation”（2）GeneA輸 入 FAM83A；GeneB輸 入FAM83A-AS1（3）Correlation Coefficient選擇“pearson”（4）TCGA Tumor選擇LUAD Tumor；可獲取FAM83A與FAM83A-AS1在肺腺癌中的相關(guān)性結(jié)果。

2 結(jié)果

2.1 FAM83A基因在LUAD組織和正常肺組織的表達(dá)差異 TCGA數(shù)據(jù)庫分析結(jié)果顯示FAM83A在LUAD組織中的基因水平顯著高于正常肺組織（P＜0.01），Oncomine數(shù)據(jù)庫分析結(jié)果表明，LUAD組織中FAM83A基因的表達(dá)水平較正常肺組織顯著升高（P值及變化倍數(shù)分別為 P1=6.75×10-13、FC1=3.672、P2=2.61×10-22、FC2=3.742、P3=4.19×10-17、FC3=3.567）。薈萃分析這 3項研究結(jié)果表明，與正常肺組織相比FAM83A在 LUAD組織中的基因水平顯著升高（Median Rank=300.0，P=6.75×E-13）最后GEPIA在線數(shù)據(jù)庫檢索結(jié)果也顯示LUAD組織中FAM83A基因表達(dá)水平顯著高于正常肺組織。（P＜0.05），三種數(shù)據(jù)庫表達(dá)結(jié)果一致。

2.2 FAM83A基因表達(dá)水平與臨床和病理學(xué)特征的關(guān)系 筆者團(tuán)隊運用GEPIA數(shù)據(jù)庫設(shè)定檢索條件，結(jié)果顯示在肺腺癌不同臨床病理分期中FAM83A基因的表達(dá)有顯著差異，且有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。為了進(jìn)一步探索FAM83A與其他臨床參數(shù)的關(guān)系，筆者團(tuán)隊從TCGA數(shù)據(jù)庫中下載了相關(guān)臨床數(shù)據(jù)，根據(jù)FAM83A基因水平的中位數(shù)將其分為高表達(dá)組和低表達(dá)組，結(jié)果表明，不同年齡、吸煙史、淋巴轉(zhuǎn)移程度和腫瘤分期的LUAD患者FAM83A基因表達(dá)水平存在差異且有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

2.3 FAM83A基因表達(dá)水平與肺腺癌患者預(yù)后的關(guān)系 （1）首先分別采用Kaplan-Meier Plotter數(shù)據(jù)庫和GEPIA數(shù)據(jù)庫分析FAM83A基因表達(dá)與肺腺癌患者總生存期的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)兩個數(shù)據(jù)庫結(jié)果均表明，與FAM83A基因高表達(dá)組比較，F(xiàn)AM83A基因低表達(dá)組OS顯著延長（P＜0.01）。筆者團(tuán)隊在TCGA數(shù)據(jù)庫中下載相關(guān)的生存數(shù)據(jù)，用R語言分析并繪制了生存曲線，結(jié)果顯示FAM83A基因低表達(dá)組較高表達(dá)組而言，總生存率（P＜0.01）及無進(jìn)展生存期（P＜0.01）均有顯著延長，三種數(shù)據(jù)庫顯示結(jié)果一致。提示FAM83A基因表現(xiàn)為癌基因的特征，且FAM83A高表達(dá)可作為肺腺癌患者預(yù)后的標(biāo)志物。（2）應(yīng)用R語言分析年齡、性別、吸煙史、臨床分期、FAM83A表達(dá)水平與肺腺癌患者預(yù)后的關(guān)系，并繪制森林圖，單因素獨立預(yù)后分析結(jié)果顯示臨床分期（P＜0.01）、FAM83A表達(dá)水平（P＜0.01）與患者預(yù)后存在顯著相關(guān)性，而年齡、性別、吸煙史與肺腺癌預(yù)后相關(guān)性不顯著。多因素獨立預(yù)后分析結(jié)果顯示臨床分期（P＜0.01）及FAM83A（P＜0.01）的表達(dá)水平可作為影響肺腺癌患者生存預(yù)后的獨立危險因素。以上結(jié)果表明，F(xiàn)AM83A是肺腺癌患者預(yù)后不良的指征。

2.4 FAM83A相互作用蛋白網(wǎng)絡(luò) String數(shù)據(jù)庫分析結(jié)果顯示與FAM83A相互作用蛋白，分?jǐn)?shù)由高到低分別 為 C1QTNF6（Recombinant Human Complement C1q Tumor Necrosis Factor-Related Protein 6）、ZSCAN12、UHRF1BP1L、EGFR（epidermal growth factor receptor）、GPATCH2L（G patch domain-containing protein 2）、TRIM62、ENSG00000233757、RAC3（Rac family small GTPase 3）、VPS13C（vacuolar protein sorting 13 homolog C）、RAF1。

2.5 FAM83A基因在單個細(xì)胞中的功能 CancerSEA數(shù)據(jù)庫檢索結(jié)果顯示，在單個肺腺癌細(xì)胞中FAM83A基因表達(dá)與多種細(xì)胞功能有關(guān)，其中KIM結(jié)果顯示FAM83A基因表達(dá)與細(xì)胞沉默、轉(zhuǎn)移、缺氧、血管生成、分化及上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化成正相關(guān)，GUILLAUMETADKINS等研究顯示FAM83A基因表達(dá)與細(xì)胞缺氧、炎癥呈正相關(guān)，與DNA修復(fù)及DNA損傷呈負(fù)相關(guān)。綜合相關(guān)性結(jié)果分析，F(xiàn)AM83A基因與細(xì)胞缺氧存在顯著的正相關(guān)（r=0.48、r=0.49）。

2.6 FAM83A與臨近長鏈非編碼RNA FAM83A-AS1的相關(guān)性分析 查閱PubMed數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)FAM83A-AS1為FAM83A基因的反義長鏈非編碼RNA，運用GEPIA數(shù)據(jù)庫檢索FAM83A與臨近lncRNA FAM83A-AS1的相關(guān)性，結(jié)果顯示二者間存在正相關(guān)，且具有統(tǒng)計學(xué)意義（r=0.85，P＜0.05）。

3 討論

在我國，肺癌發(fā)病率及死亡率均位居惡性腫瘤首位，隨著臨床分子檢測、靶向治療及免疫治療的發(fā)展，一些基因的異常表達(dá)已成為肺癌的潛在分子靶點，如EGFR 基因突變［3］、EML4-ALK 融合［4］、KRAS 突變［5］等。肺腺癌早期一般無明顯癥狀，因此，探索肺腺癌發(fā)生發(fā)展的機(jī)制，找尋有效的診斷、治療及預(yù)后靶點對肺腺癌的早期發(fā)現(xiàn)及治療有重要的意義。

現(xiàn)已報道FAM83A基因在、肝癌［6］、肺癌［7-8］等多種惡性腫瘤中異常表達(dá)。本研究通過生物信息學(xué)并結(jié)合多種數(shù)據(jù)庫，包括Oncomine、GEPIA及TCGA數(shù)據(jù)庫，分析結(jié)果均顯示與正常肺組織相比，F(xiàn)AM83A基因在肺腺癌組織中顯著高表達(dá)。TCGA及Kaplan-Meier Plotter數(shù)據(jù)庫生存分析顯示較FAM83A基因高表達(dá)組相比，低表達(dá)組總生存率（P＜0.01）顯著延長，同時FAM83A的表達(dá)水平與患者無進(jìn)展生存期存在相關(guān)性，且具有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.007），聯(lián)合生存分析結(jié)果表明高表達(dá)FAM83A的患者預(yù)后較差。此外筆者團(tuán)隊分析了FAM83A表達(dá)與LUAD患者臨床及病理學(xué)特征的關(guān)系，結(jié)果表明，F(xiàn)AM83A的表達(dá)水平與LUAD患者的年齡、吸煙史、淋巴轉(zhuǎn)移程度及腫瘤分期有關(guān)。單因素及多因素分析結(jié)果顯示FAM83A的表達(dá)可作為影響肺腺癌患者生存預(yù)后的獨立危險因素。FAM83A與臨近的LncRNA FAM83A-AS1呈正相關(guān)，LncRNA FAM83AAS1是FAM83A的一條反義RNA，現(xiàn)已有文章報道在多腫瘤中異常表達(dá)且能夠影響腫瘤細(xì)胞的侵襲遷移能力。現(xiàn)已有報道，F(xiàn)AM83A參與多種經(jīng)典信號通路并發(fā)揮其作用，如MEK/ERK信號通路、Wnt信號通路及PI3K/Akt/mTOR信號通路［7-8］，促進(jìn)肺癌的發(fā)生發(fā)展。FENGRUI等［9］研究表明FAM83A與PD-L1在肺腺癌中高表達(dá)，且FAM83A可以通過ERK途徑促進(jìn)PD-L1的表達(dá)增加，引起免疫逃逸，此研究也為肺腺癌的相關(guān)免疫治療提供了一個新的思路。

綜上所述，多數(shù)據(jù)庫聯(lián)合分析結(jié)果顯示肺腺癌患者癌組織中FAM83A呈高表達(dá)，其表達(dá)水平與預(yù)后狀況呈負(fù)相關(guān)。FAM83A作為肺腺癌的驅(qū)動基因，參與多種信號通路，同時也是影響預(yù)后的獨立危險因素，其有望成為肺腺癌的一個新的治療靶點。深入研究FAM83A參與肺腺癌發(fā)生發(fā)展的機(jī)制，可能為肺腺癌的治療策略及預(yù)后評估提供有力的理論依據(jù)。