邢國強,運 濤,趙國剛

邢國強,運濤,趙國8剛,天津市第五中心醫(yī)院普外科 天津市 300450

0 引言

在全球范圍內(nèi),肝癌是惡性腫瘤相關死亡的第四大常見原因,在發(fā)病率方面排名第六位[1].我國癌癥統(tǒng)計報告顯示2015年我國居民癌癥粗死亡率為169.41/10萬,標化死亡率為159.01/10萬,其中肝癌死亡率居于第2位(僅次于肺癌)[2].隨著手術、化療、靶向及免疫治療方式的進步以及多學科綜合治療方案的普及,肝癌患者生存期雖然有所延長,但防控形勢依舊嚴峻.因此,尋找新的肝癌標志物和潛在治療靶點,研究其在肝癌發(fā)病過程中的分子機制對于肝癌防控具有重要意義.

轉錄相關酸性卷曲蛋白3(transforming acidic coiled coil protein 3,TACC3)是TACC家族的重要成員,TACC3受到Aurora-A激酶的調(diào)節(jié),靶向中心體,在有絲分裂期間對微管生長至關重要[3].有研究表明,TACC3基因在乳腺癌[4],非小細胞肺癌[5],胃癌[6]中高表達,并與預后較差有關.目前關于TACC3基因在肝癌中的表達情況及其與患者預后的關系鮮見報道.本研究旨在通過生物信息學探討TACC3基因在肝癌中的表達水平及其與患者預后的關系.

1 材料和方法

1.1 材料 檢索BioGPS[7]、Oncomine[8]、癌癥細胞系百科全書(cancer cell line encyclopedia,CCLE)等數(shù)據(jù)庫,獲取TACC3基因在肝癌中的表達數(shù)據(jù).應用Kaplan-Meier Plotter[9]、GEPIA[10]數(shù)據(jù)庫分析TACC3基因?qū)Ω伟┗颊哳A后生存的影響.

1.2 方法

1.2.1 利用BioGPS數(shù)據(jù)庫分析:TACC3基因在人體正常組織中的表達情況,在BioGPS數(shù)據(jù)庫檢索框中輸入“TACC3”進行檢索,物種選擇Human.

1.2.2 在Oncomine數(shù)據(jù)庫主界面設定檢索條件:(1)Cancer Type:Liver Cancer;(2)Gene:TACC3;(3)Data Type:mRNA;(4)Analysis Type:CancervsNormal analysis;(5)臨界值限定:P＜0.05,Fold Change=all,Gene Rank=all DNA type=mRNA.

1.2.3 在CCLE數(shù)據(jù)庫檢索框中輸入“TACC3”進行檢索:對TACC3基因在各細胞系中的表達進行分析.

1.2.4 利用Kaplan-Meier Plotter(http://kmplot.com/analysis/)的肝癌數(shù)據(jù)集進行在線生存分析:設定檢索條件,(1)Cancer Type:Liver Cancer;(2)Gene:TACC3;(3)Survival:總體生存時間(OS)/無復發(fā)生存時間(RFS)/無進展生存時間(PFS)/疾病特異性存活率(DSS).

1.2.5 利用GEPIA數(shù)據(jù)庫的肝癌數(shù)據(jù)集進行在線生存分析:設定檢索條件,(1)Gene:TACC3;(2)Methods:OS/RFS;(3)Cancer name:LIHC.

統(tǒng)計學處理 采用t檢驗評估TACC3基因在不同組中的表達差異.通過Kaplan-Meier方法繪制生存曲線,采用對數(shù)秩檢驗(Log-rank test)分析.在Oncomine數(shù)據(jù)庫中對各項研究中肝臟正常組織及肝癌組織中TACC3表達差異進行統(tǒng)計對比并生成Meta分析結果.P＜0.05為有顯著差異.

2 結果

2.1TACC3基因在人體正常組織中的表達情況 通過BioGPS數(shù)據(jù)庫在線分析表明TACC3基因在人體大部分正常組織中均存在表達,而在肝臟組織中表達水平略高于平均值,表達的中位值分別為8.95和7.1,見圖1.

圖1 BioGPS數(shù)據(jù)庫中TACC3基因在人體正常組織表達情況.

2.2TACC3基因在不同腫瘤中的表達情況 Oncomine數(shù)據(jù)庫中檢索結果顯示,TACC3基因在各腫瘤中表達的相關研究290項,顯示正常組織和腫瘤組織TACC3表達具有顯著差異的研究197項,其中高表達169項,低表達28項.TACC3基因在乳腺癌、胃癌、肺癌等組織中呈現(xiàn)高表達.肝癌相關研究5項,其中4項為高表達,1項為低表達(為肝硬化病變研究),見圖2.剔除1項肝硬化病變的研究,對符合條件的4項肝癌研究[11-13]中760個樣本進行Meta分析,結果顯示TACC3基因在肝癌組織中呈現(xiàn)高表達狀態(tài)[中位秩(Median Rank)=442.5,P＜0.05],見圖3.

圖2 Oncomine數(shù)據(jù)庫中TACC3基因在不同類型腫瘤中的表達情況.

圖3 Oncomine數(shù)據(jù)庫中TACC3基因在肝癌中表達的Meta分析結果.

2.3TACC3基因在各細胞系的表達情況 CCLE數(shù)據(jù)庫分析結果顯示,TACC3在40種細胞系中高表達,排在前三位的分別為B細胞、Burkitt淋巴瘤細胞、T細胞(表達中位值分別為6.23、6.18、5.96);在肝癌細胞系中高表達(表達值為5.25),并且在40種癌細胞系中排名第14 位,見圖4.

圖4 TACC3基因在各癌癥細胞系的分布分析.

2.4 預后生存分析

2.4.1 在Kaplan-Meier Plotter數(shù)據(jù)庫中檢索到:具有完整OS數(shù)據(jù)的肝癌患者364例(高表達組129例,低表達組235例),具有完整RFS數(shù)據(jù)的肝癌患者316例(高表達組187例,低表達組129例),具有完整PFS數(shù)據(jù)的肝癌患者370例(高表達組178例,低表達組192例),具有完整DSS數(shù)據(jù)的肝癌患者362例(高表達組94例,低表達組268例),生存分析結果顯示,TACC3基因表達水平對肝癌患者的OS、RFS、PFS及DSS均有顯著影響,TACC3基因高表達組的OS、RFS、PFS、DSS等生存預后指標均較低表達組差(P＜0.05),圖5.

圖5 Kaplan-Meiter Plotter數(shù)據(jù)庫中TACC3基因表達水平與肝癌患者預后生存的關系.A:總生存時間;B:無復發(fā)生存時間;C:無進展生存時間;D:疾病特異存活率.

進一步在Kaplan-Meier Plotter數(shù)據(jù)庫中檢索到具有完整OS數(shù)據(jù)的索拉非尼治療肝癌患者29例(高表達組10例,低表達組19例),具有完整RFS數(shù)據(jù)的索拉非尼治療肝癌患者22例(高表達組17例,低表達組5例),具有完整PFS數(shù)據(jù)的索拉非尼治療肝癌患者30例(高表達組23例,低表達組7例),具有完整DSS數(shù)據(jù)的索拉非尼治療肝癌患者30例(高表達組10例,低表達組20例),生存分析結果顯示,TACC3基因表達水平對索拉非尼治療肝癌患者的OS、RFS、PFS及DSS均有顯著影響,TACC3基因高表達組的OS、RFS、PFS、DSS等生存預后指標同樣均較低表達組差(P＜0.05),圖6.

圖6 Kaplan-Meiter Plotter數(shù)據(jù)庫中TACC3基因表達水平與索拉非尼治療肝癌患者預后生存的關系.A:總生存時間;B:無復發(fā)生存時間;C:無進展生存時間;D:疾病特異存活率.

2.4.2 在GEPIA數(shù)據(jù)庫中檢索:共檢索到364例肝癌患者(高表達組182例,低表達組182例),生存分析結果顯示TACC3基因表達水平對肝癌患者的OS、PFS均有顯著影響,TACC3基因高表達組的OS、PFS均較低表達組差(P＜0.05),見圖7.

圖7 GEPIA數(shù)據(jù)庫中TACC3基因表達與肝癌患者預后生存的關系.A:總生存時間;B:無進展生存時間.

3 討論

TACC蛋白家族的成員是組成中心體的主要蛋白.它們因具有較強的酸性,且于羧基末端包含一卷曲螺旋區(qū)域(現(xiàn)被稱為TACC結構域),同時具有促進細胞轉化的活性,因此被命名為酸性卷曲轉化相關蛋白(transforming acidic coiled-coil proteins,TACC).與非洲爪蟾和其他脊椎動物一樣,人類細胞中共有3種TACC蛋白:TACC1、TACC2、TACC3[14,15].TACC3基因定位于染色體4p16.3,含有高度保守的C-末端卷曲螺旋結構域,其主要功能是在細胞有絲分裂時保持中心體微管成核穩(wěn)定和中心體完整性[3,16-18].同時TACC3在細胞增殖、分化和基因調(diào)控中也起著重要的作用[19,20].

大量研究表明,TACC3在乳腺癌[4],非小細胞肺癌[5],胃癌[6],前列腺癌[21],骨肉瘤[22]等患者中高表達,且其高表達狀態(tài)與患者生存預后差緊密相關.Qie等[21]研究發(fā)現(xiàn)TACC3在前列腺癌中顯著上調(diào),并且通過體外和體內(nèi)實驗,證實TACC3的敲除抑制腫瘤發(fā)生和腫瘤生長,其機制可能與TACC3水平的升高破壞了filamin A與meckelin之間的相互作用,從而抑制前列腺癌細胞中初級纖毛的形成相關.Zhao等[22]研究發(fā)現(xiàn)骨肉瘤組織和細胞系中TACC3表達顯著增加,并且TACC3敲除后能夠抑制骨肉瘤細胞的增殖、遷移和侵襲,考慮與NF-κB信號通路相關.本研究采用生物信息學分析方法探討了TACC3基因在肝癌中的表達情況,同時分析了其與患者預后的相關性.研究結果認為肝癌癌組織中的表達水平明顯高于正常肝臟組織,提示TACC3在肝癌的發(fā)生發(fā)展中可能發(fā)揮重要作用.生存分析顯示TACC3高表達與肝癌的較短生存期有關.本研究與既往Zhou等[23]的研究報道結果相一致,其研究證實肝癌組織標本中TACC3蛋白和mRNA水平均升高.此外,TACC3高表達與總生存率和無病生存率差呈正相關,同時在基礎實驗中TACC3基因敲除或潛在的TACC3抑制劑能夠抑制肝癌細胞的增殖、克隆形成.因此,阻斷TACC3有望成為治療肝癌的新靶點.

4 結論

本研究通過數(shù)據(jù)挖掘全面分析了TACC3基因在肝癌中的表達及與患者預后的相關性,對靶向TACC3治療肝癌提供理論依據(jù).但本研究結果均為各數(shù)據(jù)庫挖掘分析數(shù)據(jù),具有一定的局限性,關于TACC3基因是如何調(diào)控并促進肝癌的發(fā)生、發(fā)展及其與各相關信號通路之間的關系仍不甚明確,尚需大量基礎實驗及臨床試驗進一步探討.

文章亮點

實驗背景

肝癌是惡性腫瘤相關死亡的第四大常見原因,在發(fā)病率方面排名第六位.隨著手術、化療、靶向及免疫治療方式的進步以及多學科綜合治療方案的普及,肝癌患者生存期雖然有所延長,但防控形勢依舊嚴峻.因此,尋找新的肝癌標志物和潛在治療靶點,研究其在肝癌發(fā)病過程中的分子機制對于肝癌防控具有重要意義.

實驗動機

轉錄相關酸性卷曲蛋白3(transforming acidic coiled coil protein 3,TACC3)是TACC家族的重要成員,其受到Aurora-A激酶的調(diào)節(jié),靶向中心體,在有絲分裂期間對微管生長至關重要.研究表明,TACC3基因在乳腺癌,非小細胞肺癌,胃癌中高表達,并與預后較差有關.但是其在肝癌組織中的表達及其與患者預后關系不明.

實驗目標

本研究通過生物信息學方法探討TACC3在肝癌組織的表達情況,及其與患者的預后關系.

實驗方法

檢索BioGPS、Oncomine、癌癥細胞系百科全書(cancer cell line encyclopedia,CCLE)等數(shù)據(jù)庫,獲取TACC3基因在肝癌中的表達數(shù)據(jù).應用Kaplan-Meier Plotter、GEPIA數(shù)據(jù)庫分析TACC3基因?qū)Ω伟┗颊哳A后生存的影響.

實驗結果

BioGPS數(shù)據(jù)庫分析結果顯示TACC3基因在人體各組織中均有表達,肝臟組織中的表達值中位數(shù)略高于其他正常組織(8.95vs7.1).從Oncomine數(shù)據(jù)庫檢索顯示肝癌組織中TACC3基因高表達4項,低表達1項,Meta分析顯示與正常肝組織相比TACC3基因在肝癌組織中呈高表達狀態(tài)中位秩(Median Rank)=442.5,P＜0.05.CCLE數(shù)據(jù)庫分析顯示,在肝癌細胞系中TACC3 mRNA高表達.Kaplan-Meier Plotter及GEPIA數(shù)據(jù)庫生存分析結果顯示,TACC3基因高表達組的肝癌患者總體生存時間(OS)和無進展生存時間(PFS)等生存預后指標均較低表達組差(P＜0.05).

實驗結論

TACC3基因在肝癌組織中呈高表達,且TACC3基因高表達與肝癌患者生存預后差有關.

展望前景

TACC3基因有望成為肝癌靶向治療或預測預后的潛在分子標志物.