基于公共數據庫探討INHBA在宮頸癌中的表達及臨床意義*

袁婉婧 曾云慧 曾麗平 李 娜,3

1 湖南中醫藥大學第二附屬醫院病理科,湖南省長沙市 410005; 2 湖南醫藥學院基礎醫學院; 3 湖南醫藥學院第一附屬醫院

宮頸癌(Cervical cancer, CC)是當前常見的女性生殖系統惡性腫瘤,位居全球女性高發腫瘤第四位,具有較高的發病率和病死率[1-2]。宮頸癌的發病機制復雜,長期高危型人乳頭瘤病毒 (HPV)是導致其發病的重要原因。除此之外,腫瘤抑制基因和(或)癌基因的改變是宮頸癌發生發展的重要因素。抑制素(inhibin, INH)是一種性腺分泌的水溶性蛋白,具有多種生物學功能,在腫瘤等多類疾病的發生和進展過程中扮演重要角色。INHBA基因編碼抑制素的βA亞基,通過形成抑制素和激活素參與調節機體的生殖和發育過程。近年來的一些研究表明,INHBA在食管癌[3]、肺腺癌[4]、胃癌[5]、結直腸癌[6]等惡性腫瘤中過表達,參與腫瘤的發生、發展,并與臨床預后密切相關。然而,對于INHBA在宮頸癌中的表達及意義目前研究較少,本研究通過對癌癥基因組圖譜(The Cancer Genome Atlas, TCGA)和基因表達綜合數據庫(Gene Expression Omnibus, GEO)中宮頸癌的基因表達數據進行分析,探討INHBA在宮頸癌中的表達及臨床意義,以期為宮頸癌的分子診斷和預后評估提供新的標志物。

1 材料與方法

1.1 數據下載與處理 從UCSC XENA(https://xenabrowser.net/datapages/)在線服務器中下載TCGA數據庫中宮頸癌的RNAseq及臨床信息數據和基因型—組織表達(Genotype-Tissue Expression,GTEx)數據庫中宮頸正常組織數據。利用R軟件包對數據進行log2轉化用于樣本間基因表達差異比較。GSE63514、 GSE39001、GSE7803和GSE9750四組宮頸癌基因表達數據及對應的患者臨床資料均下載自GEO數據庫(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)。

1.2 INHBA的表達分析 在R環境下利用ggplot2 軟件包分析INHBA在腫瘤組織和非腫瘤宮頸組織中的表達差異,進行Mann-WhitneyU檢驗,以P< 0.05為差異有統計學意義。

1.3 預后價值分析 利用survminer包和survival包進行生存分析,繪制Kaplan-Meier(KM)生存曲線,并通過Log-rank test比較2組患者間總生存期(Overall survival,OS)、疾病特異性生存(Disease specific survival,DSS)和無進展間隔(Progress free interval,PFI)的差異,計算風險比(Hazard ratio,HR),以P< 0.05為差異有統計學意義。

1.4 診斷價值分析 利用Graphpad Prism軟件(版本8.0)進行接受者操作特征曲線分析并繪制相關曲線,計算曲線下面積(AUC)和95%置信區間(95%CI),以P< 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 INHBA基因在宮頸癌組織中的表達顯著升高 通過對TCGA+ GTEX數據庫中的306例宮頸癌樣本和13例宮頸正常組織樣本的測序數據進行分析,我們發現INHBA的mRNA在宮頸癌組織中的表達水平明顯高于非腫瘤宮頸組織(P=0.018)。為了進一步驗證INHBA在宮頸癌組織中的表達情況,我們納入了GEO數據庫中的3個宮頸癌基因表達數據集GSE63514、 GSE39001和GSE7803進行分析,其包含的上皮組織樣本分別為24 例、12例和10例,宮頸癌組織樣本分別為28例、43例和21例,3個數據集中的分析結果均表明INHBA在宮頸癌組織中的表達較非癌宮頸組織明顯增加,差異有統計學意義(均P<0.05)。

2.2 INHBA的表達與臨床病理特征的關系 根據TCGA數據庫中宮頸癌的基因表達數據,利用INHBA的中位表達值將患者分為INHBA高表達組和低表達組,分析INHBA的表達與患者臨床病理特征的關系。結果表明,高INHBA表達的宮頸癌患者更容易出現淋巴結轉移(P=0.002),且具有較低的身體質量指數(BMI,P=0.046),而INHBA的表達與患者T分期、M分期、臨床分期、年齡和組織學分級等之間的關系沒有統計學差異(均P>0.05),見表1。

表1 INHBA的表達與宮頸癌患者臨床病理特征的關系[n(%)]

2.3 INHBA基因在宮頸癌中的預后價值分析 通過TCGA數據庫進一步分析了INHBA基因的表達與宮頸癌患者預后的關系,根據INHBA表達中位值將患者分為高、低表達2組,繪制KM曲線。結果顯示,INHBA基因高表達組宮頸癌患者的總生存期(HR=2.45,95%CI 1.54～3.89,P<0.001)、疾病特異性生存期(HR=2.49,95%CI 1.47～4.24,P=0.001)和無進展間隔(HR=2.36,95%CI 1.49～3.77,P<0.001)均明顯短于INHBA低表達組患者對應的生存期(見圖1),差異有統計學意義(均P<0.05),提示INHBA基因高表達的宮頸癌患者臨床預后較差。

圖1 NHBA的表達對宮頸癌患者的預后價值分析

2.4 INHBA基因在宮頸癌中的診斷價值分析 為了進一步探討INHBA對宮頸癌的診斷價值,通過ROC曲線分析了GSE39001、GSE63514、GSE7803和GSE9750四個數據集中INHBA對宮頸癌的診斷能力。結果如圖2所示,每組數據集的AUC為GSE39001(AUC=0.82,95%CI 0.70～0.93,P=0.000 8),GSE63514(AUC=0.90,95%CI 0.82～0.98,P<0.000 1),GSE7803(AUC=0.87,95%CI 0.71～1.00,P=0.001 1)和GSE9750(AUC=0.94,95%CI 0.89～1.00,P<0.000 1),表明通過檢測組織中INHBA的表達量,能較好地區分宮頸癌組織和非腫瘤宮頸組織。

圖2 INHBA對宮頸癌診斷價值分析

3 討論

宮頸癌是女性常見的惡性腫瘤,發病率和死亡率較高。對宮頸癌實現早期篩查和診斷,并采取適宜的治療手段可以顯著提高患者的生存率,5年的總生存期可達90%[7]。然而,對于發生轉移的宮頸癌患者,治療方式有限,患者預后很差,5年的總生存期低于10%[8]。因此,找尋有效的宮頸癌診斷和預后評估生物標志物是提高患者生存率的關鍵。

INHBA基因的編碼產物為抑制素βA亞基,是轉化生長因子-β超家族的重要成員,參與生成抑制素和激活素,從而在癌癥等多種疾病的發生發展過程中起著重要作用[9-10],可以作為評估部分腫瘤預后情況的生物標記物[4,6]。在本研究中,我們通過對TCGA和GEO數據庫中的宮頸癌基因表達數據進行分析,初步發現了INHBA在宮頸癌組織中表達顯著上調,且高INHBA表達的患者更容易出現淋巴結轉移,提示INHBA可能參與宮頸癌的發生和進展過程。進一步通過生存曲線分析發現高INHBA表達的患者對應較短的總生存期、疾病特異性生存和無進展間隔,表明INHBA可以作為宮頸癌患者預后情況評估的有效生物標志物。這些研究與先前學者在食管鱗狀細胞癌[3]、乳腺癌[11-12]、結腸腺癌[6,13]、頭頸部癌[14]等腫瘤中的發現基本類似,在一定程度上進一步支持了我們的發現。此外,我們也發現檢測組織中INHBA的表達對宮頸癌具有較好的診斷價值,提示INHBA可以作為診斷宮頸癌的潛在新分子標記,但INHBA是否可以作為宮頸癌早期診斷生物標記物需要進一步的大樣本臨床研究來驗證。

綜上,我們的研究結果初步表明INHBA與宮頸癌的發生和進展密切相關,可以作為宮頸癌診斷和預后評估的分子標記物。但鑒于研究方法僅限于生物信息學分析,研究的結果可能存在一定的偏倚,需進一步的基礎和臨床實驗探討INHBA在宮頸癌中的生物學功能和臨床意義。