ITGA4基因在腦膠質瘤中的表達及臨床意義

魯 飛 柳保麗 張萬宏 吳恒浩 張圣旭

膠質瘤是中樞神經系統最常見的惡性腫瘤，復發率、病死率均較高[1]。目前，膠質瘤的臨床一線治療是手術聯合術后放化療，但并未取得令人滿意的療效[2]。近些年，隨著精準醫學的發展，靶向治療在各種癌癥中的優勢逐漸突顯[3]，但靶向治療在膠質瘤的治療方面應用比較局限。尋找與腦膠質瘤發生、發展相關的分子標志物，對預測腦膠質瘤的預后以及提供治療靶點尤為重要。整合素是由α鏈和β鏈組成的一種外源二聚體集成膜蛋白[4]。文獻報道，整合素α4（integrin α4，ITGA4）與多種癌癥存在相關性[5～8]。本文通過生物信息學方法分析腦膠質瘤ITGA4的表達情況及其臨床意義。

1 資料與方法

1.1 數據收集膠質瘤病人基因信息及臨床資料來自CGGA 數據庫（www.cgga.org.cn）[9～11]及GEPIA 數據庫（http://gepia.cancer-pku.cn/）[12]。GEPIA 數據庫分析ITGA4 在膠質瘤與正常腦組織表達差異；下載CGGA 數 據 庫mRNAseq-325 和mRNAseq-693 數 據集，共包含1 018例膠質瘤，其中男601例，女417例；年齡8～79 歲；WHO 分級Ⅱ級291 例，Ⅲ級334 例，Ⅳ級388 例，未明確分級5 例；異檸檬酸脫氫酶（isoci?trate dehydrogenase，IDH）野生型435 例，突變型531例，未明確52 例；1p/19q 共缺失型212 例，非共缺失型728 例，未明確78 例；O6-甲基鳥嘌呤-DNA 甲基轉移酶（O6-methyl guanine DNA methyltransferase，MGMT）啟動子甲基化472例，非甲基化376例，未明確170例。

1.2 基因功能富集分析Person相關系數分析ITGA4與其他基因的相關性，篩選與ITGA4 呈顯著正相關的前三百個基因（r在0.56～0.82；P<0.0001），并在DAVID 數據庫（https://david.ncifcrf.gov/）進行GO 富集分析和KEGG通路分析。

1.3 統計學方法選擇GraphPad Prism9、R4.2.1 及SPSS 26.0 軟件進行分析；非正態分布計量資料使用Mann Whitney U 檢驗和Kruskal Wallis H 檢驗；采用Cox 回歸分析生存預后的影響因子；采用Kaplan-Meier生存曲線進行生存分析；以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 膠質瘤ITGA4的表達膠質母細胞瘤（glioblasto?ma，multiformeGBM）組織ITGA4 表達水平顯著高于正常腦組織（P<0.05，圖1）。

圖1 ITGA4在GBM和正常組織中的表達

2.2 膠質瘤ITGA4表達與臨床特征的關系mRNAs?eq-325 和mRNAseq-693 數據集分析顯示，膠質瘤WHO 分級越高，ITGA4 表達水平越高（P<0.05；圖2A、2E）；IDH 野生型膠質瘤ITGA4 表達水平較突變型膠質瘤明顯增高（P<0.05；圖2B、2F）；1p/19q 非共缺失膠質瘤ITGA4表達水平較共缺失膠質瘤明顯增高（P<0.05；圖2C、2G）。膠質瘤ITGA4 表達水平與MGMT 甲基化水平無明顯關系（P>0.05；圖2D、2H）。

圖2 膠質瘤ITGA4表達與臨床特征的關系

2.3 膠質瘤生存預后的影響因素應用mRNAseq-325數據集進行Cox回歸分析顯示，WHO分級高、IT?GA4高表達是膠質瘤生存預后不良的獨立危險因素（P<0.05，表1），而術后化療、1p/19q共缺失是膠質瘤生存預后的有益因素（P<0.05，表1）。應用mRNAs?eq-693數據集進行Cox回歸分析顯示WHO分級高、ITGA4高表達是膠質瘤生存預后不良的獨立危險因素（P<0.05，表2），而術后化療、IDH 突變、1p/19q 共缺失是膠質瘤生存預后的有益因素（P<0.05，表2）。

表1 mRNAseq-325數據集分析腦膠質瘤總體生存預后不良的危險因素

表2 mRNAseq-693數據集分析腦膠質瘤總體生存預后不良的危險因素

2.4 ITGA4表達水平與膠質瘤生存預后的關系 以ITGA4表達水平中位數為界分為高表達組和低表達組，生存曲線分析顯示，mRNAseq-325 數據集中IT?GA4 高表達組中位總生存期顯著低于低表達組（P<0.0001；圖6A）；mRNAseq-693 數據集中高表達組中位總生存期顯著低于低表達組（P<0.0001；圖6B）。

2.5 ITGA4 的生物學功能GO 分析和KEGG 分析顯示，ITGA4最相關的生物過程包括細胞粘附、血管生成及細胞遷移等，細胞成分是黏著斑、膜的組成部分等，分子功能是整合素結合與蛋白質結合等；ITGA4主要參與PI3K/AKT 信號通路和局灶性黏連通路。

3 討論

圖3 生存曲線分析ITGA4表達水平與腦膠質瘤生存預后的關系

研究表明，整合素在腫瘤進展中發揮關鍵作用，其功能或表達的改變促進腫瘤進展[13]。ITGA4 為整合素家族的成員之一，與多種癌癥發生發展密切相關[5～7，14]。本文首先分析GEPIA數據庫中ITGA4在正常組織和膠質瘤組織之間的表達差異，結果表明膠質瘤組織ITGA4 表達水平顯著增高；應用CGGA 數據庫中mRNAseq-325 數據集和mRNAseq-693 數據集進一步分析顯示，膠質瘤ITGA4 表達與膠質瘤IDH基因型、1p/19q共缺失狀態、WHO病理分級有關（P<0.05），而與膠質瘤MGMT 甲基化水平無明顯關系（P>0.05）；多因素Cox 回歸分析顯示，ITGA4 高表達是膠質瘤生存預后不良的獨立危險因素（P<0.05）；生存曲線分析顯示，ITGA4高表達膠質瘤病人生存期明顯縮短（P<0.05）；GO 分析和KEGG 分析顯示，ITGA4基因調控的生物過程包括細胞粘附、血管生成及細胞遷移等，主要調控PI3K/AKT 信號通路。PI3K/AKT 信號通路是癌癥中最常激活的信號轉導通路之一[15]。這提示ITGA4 可能通過PI3K/AKT 信號通路影響膠質瘤的發生與發展過程。有文獻報道，ITGA4可通過激活PI3K/AKT 通路調控胰腺癌的發生與發展[16]；上調ITGA4 的表達可激活磷酸化的PI3K和AKT，導致細胞凋亡減少，緩解青光眼[17]。

總之，本文結果提示ITGA4 可能在膠質瘤進展過程中發揮重要作用，可能是膠質瘤獨立的預后預測因子、潛在的治療靶點。