利用TCGA数据集分析H—ras、mTOR基因在膀胱癌中的表达及临床意义

吴健勇+唐勇

【摘要】 目的：研究H-ras、mTOR基因與膀胱癌发展、预后的关系及其通路H-ras/mTOR存在的可能性。方法：从美国癌组基因组图谱（TCGA）数据库中下载膀胱癌中H-ras、mTOR基因表达谱及其临床信息资料并分析其关系，分析H-ras、mTOR基因表达的相关性。结果：（1）AJCC pTNM分期中T1～T4期（P=0.012）、T2～T4期（P=0.011）、T1～2～T3～4期（P=0.042）及病理分级（P=0.020）与H-ras的表达呈负相关（P<0.05），但与膀胱癌的肌层浸润、转移、预后无明显相关（P>0.05）。（2）AJCC pTNM分期中T2～T3期（P=0.042）及病理分级（P=0.014）与mTOR的表达正相关（P<0.05），mTOR低表达的患者无瘤生存期明显长于高表达组（P<0.05）。但mTOR与膀胱癌的肌层浸润、转移无明显相关（P>0.05）。（3）COX多因素分析表明mTOR是影响膀胱癌预后的独立因素。（4）H-ras、mTOR基因在膀胱癌中表达具有显著正相关（P<0.05）。结论：H-ras基因可作为膀胱癌恶性程度的良性预示因素，而mTOR基因是膀胱癌恶性程度的不良预示指标，并且是影响预后的独立危险因素。两者可能通过H-ras/mTOR信号通路联系而发挥肿瘤生物学作用并有望成为膀胱癌靶向治疗的理想位点。

【关键词】 膀胱癌； Ras； mTOR

Analysis of Clinical Significance of H-ras，mTOR Gene Expression in Gastric Cancer Utilizing TCGA Datasets/WU Jian-yong，TANG Yong.//Medical Innovation of China，2017，14（11）：005-009

【Abstract】 Objective：To study the relationship between H-ras，mTOR gene and the prognosis of bladder cancer，and the possibility of the existence of H-ras/mTOR pathway.Method：The Gene expression profiles of H-ras and mTOR in bladder cancer and their clinical data were downloaded from the American Cancer Genome Atlas （TCGA），the relationship between H-ras，mTOR and clinical data，the correlation between the expression of H-ras and mTOR genes were analyzed.Result：（1）The expression of H-ras was negatively correlated with AJCC pTNM stage T1-T4（P=0.012），T2-T4（P=0.011），T1-2-T3-4（P=0.042） and pathological grading（P=0.020），but the invasion and metastasis prognosis werent associated with the level of H-ras（P>0.05）.（2）The expression of mTOR was positively correlated with AJCC pTNM stage T2-T3（P=0.042），and pathological grading（P=0.014）.The patients with low expression of mTOR had longer tumor free survival time than the high expression group（P<0.05）.But there was no significant correlation between mTOR and the muscle invasion and metastasis of bladder cancer（P>0.05）.（3）COX multivariate analysis showed that mTOR was an independent prognostic factor for bladder cancer.（4）The expressions of H-ras and mTOR gene in bladder cancer were significantly positively correlated（P<0.05）.Conclusion：H-ras gene can be used as a benign prognostic factor in the malignant degree of bladder cancer，and mTOR gene is an indicator of the malignant degree of bladder cancer.They may play a role in tumor biology through the H-ras/mTOR pathway.

【Key words】 Bladder cancer； Ras； mTOR

First-authors address：Guangxi Medical University，Nanning 530000，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2017.11.002

膀胱癌是泌尿系统常见的恶性肿瘤，有数据显示，就世界范围而言膀胱癌的发病率居恶性肿瘤第九位，在我国，膀胱癌的发病率已居泌尿系肿瘤之首，膀胱癌的治疗目前主要以手术切除为主[1]。虽然术后辅以放化疗，但术后的预后却不容乐观。即使是非肌层浸润型5年内的复发率也可高达50%[2]。为寻求控制膀胱癌复发及改善预后的方法，近年来针对膀胱癌的靶向治疗已成为热门研究话题。H-ras、mTOR基因目前在多种肿瘤中研究比较成熟，并且有相关靶向药物已投入临床使用，但在膀胱癌中的研究并不充分[3]。所以本研究从H-ras、mTOR基因水平着手，研究其与膀胱癌发展、预后的关系，希望能为膀胱癌的靶向精准治疗提供研究基础。

1 资料与方法

1.1 数据材料收集 从“https：//cancergenome.nih.gov”进入TCGA数据库中，下载膀胱癌408例临床资料数据及病例对应的H-ras、mTOR的mRNA表达RNASEqV2数据。

1.2 数据集筛选与临床参数资料相关研究 按ID号将临床资料与H-ras、mTOR的mRNA表达值合成同一EXCEL表格，剔除按AJCC第2、4、5版统计pTNM分期的数据。按H-ras、mTOR表达从低到高排列数据，以中位数为截点，分成高表达组和低表达组，各193例，分析H-ras和mTOR的表达与临床各指标间的关系，以及这两个基因表达间的相关性。

1.3 统计学处理 使用SPSS 17.0进行统计学分析。计量资料用（x±s）表示，比较采用t检验；计数资料以率（%）表示，比较采用 x2检验，P<0.05为差异有统计学意义。基因表达与pTNM病理分期、病理分级、临床分期、肌层浸润、转移的相关分析使用Fisher确切概率法、Pearson相关分析、Spearman相关分析、生存分析使用Kaplan-Meier生存曲线法，将生存分析有统计学意义的指标纳入COX模型行多因素回归分析。H-ras和mTOR的基因表达相关性分析使用Pearson相关分析、Spearman相关分析。

2 结果

2.1 H-ras表达与临床病理资料相关性 AJCC pTNM分期中T1～T4期、T2～T4期、T1～2～T3～4期与H-ras表达在 x2检验、Pearson相关分析、Spearman相关分析中（P=0.012、P=0.011、P=0.042）呈负相关（P<0.05），其他pTNM分期、临床分期、病理分级、肌层浸润、转移、年龄、性别与H-ras表达无相关性（P>0.05），t检验分析得出，AJCC pTNM病理各分期中T2期H-ras表达（1757.21±1165.48）高于T3期（1447.37±869.59），病理分级中低级别H-ras表达（2032.12±1507.80）高于高级别（1497.22±981.84），差异均有统计学意义（P<0.05），其他pTNM分期、临床分期、病理分级、肌层浸润组、转移与H-ras的表达比较，差异均无统计学意义（P>0.05），见表1。

2.2 H-ras表达与膀胱癌患者预后的相关性 Kaplan-Meier检验法分析H-ras表达与膀胱癌患者总生存期、无瘤生存期无显著统计学意义（P>0.05），H-ras的表达可能与膀胱癌的预后无关。

2.3 mTOR表达与临床病理资料相关性 AJCC pTNM分期中T2～T3期、T1～2～T3～4期、病理分级与mTOR表达 x2检验、Pearson相关分析、Spearman相关分析提示存在显著正相关（P<0.05）。其他pTNM分期、临床分期、肌层浸润、转移、年龄、性别与mTOR表达也无显著相关性（P>0.05），t检验分析得出，AJCC pTNM分期中T3期mTOR表达（1652.95±351.88）高于T2期（1326.92±461.84），病理分级中低级别组（1122.50±354.66）mTOR表达低于高级别组（1451.74.22±508.75），比较差异有统计学意义（P<0.05）。其他pTNM分期、临床分期、肌层浸润组、转移与mTOR基因的表达比较差异均无统计学意义（P>0.05），见表1。

2.4 mTOR表达与膀胱癌患者预后的相关性 使用Kaplan-Meier检验法分析mTOR的表达与膀胱癌患者总生存期、无瘤生存期的关系，Log Rank（Mantel-Cox）、Breslow（Generalized WilCoxon）、Tarone-Ware检验均提示mTOR的表达与与无瘤生存期负相关（P=0.001、0.009、0.004），mTOR低表达组的3、5年无瘤生存率（57.60%、50.30%）均明显高于高表达组（38.30%、27.50%），差异均有统计学意义（P<0.05）。但mTOR的表达与总生存期无相关性（P>0.05），见图1。

2.5 mTOR与膀胱癌预后的COX多因素分析 单因素Kaplan-Meier生存曲线法Log Rank （Mantel-Cox）检验显示年龄、pTNM病理分期、临床分期、转移、mTOR表达能显著影响膀胱癌的预后（无瘤生存时间）（P=0.012、0.000、0.000、0.000<0.05），性别、浸润、病理分级与膀胱癌预后均无相关性（P>0.05）。将多因素分析中对预后有影响的指标纳入多因素COX分析，结果提示转移、mTOR是影响膀胱癌预后的独立不良因素（P=0.020、0.000<0.05）。

2.6 H-ras与mTOR表达相关性分析 Pearson、Spearman分析均提示H-ras与mTOR的表达存在显著正相关（r=0.974、1.000，P=0.000<0.05）。

3 讨论

Ras基因家族的主要成员包括H-ras、K-ras及N-ras，是人类肿瘤中最常见的被激活基因，约30%的人类肿瘤发生了Ras基因的激活[4]。但在不同肿瘤中Ras突变的类型不完全一致，如肺癌中以K-ras突变为主，而在膀胱癌中则以H-ras为主[5-6]。目前对H-ras基因与膀胱癌发生、发展的关系观点并不一致。如早期的Theodorescu等[7]研究发现H-ras的突变可以使膀胱癌细胞更倾向浸润型变化，表示H-ras的突变与膀胱癌的发生、发展、浸润等相关。Corteggio等[8]也认为H-ras的突变与病理分级、肿瘤浸润程度有关。但文献[9-10]认为H-ras的突变与病理分级、分期无关或存在争议。本研究结果提示H-ras基因的表达与膀胱癌病理分期、分级存在相关，表达增高则有利于患者的病理分期，这与Corteggio等[8]的研究结论截然相反。既往研究认为H-ras基因是参与多种肿瘤发生、发展的癌基因，但本研究结果显示该基因对膀胱癌有一定的抑制作用。在T0～T1期中H-ras的表达值虽然与其他期间比较差异均无统计學意义（P>0.05），但相对于其他分期其表达有所降低。所以笔者认为H-ras基因对膀胱癌可能具有双向的作用，该基因被激活后对膀胱肿瘤具有促进作用，但当过度表达超过某范围时，H-ras则表现出一定的抑制肿瘤作用，以至于本研究结论与既往某些研究结论不完全一致。此外，本研究还发现H-ras基因的表达和膀胱癌的浸润、转移无明显统计学的关联，这和Theodorescu等[7]的研究结果也有所不同。分析显示H-ras的表达与膀胱癌预后没有明显相关性，这补充了Corteggio等[8]既往研究的不足。

mTOR是雷帕霉素靶蛋白（target of rapamycin，TOR）家族的主要成員之一，也是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，并只在哺乳动物中表达[11]。在人体中mTOR基因位于人体1号染色体短臂36.2位点上，由2549个氨基酸构成。可通过调节细胞的周期、代谢等途径调控细胞的增殖、分化等生物学过程，是细胞生长过程中的重要调控因子[12]。

mTOR基因与多种肿瘤的发生、发展密切相关。既往研究认为在胃癌、胆管癌、肝癌中mTOR异常激活，并与肿瘤的浸润、分级正相关而不利于其预后[13-15]。

近年来诸多学者的研究提示mTOR的表达与膀胱癌的发生、病理分级、分期、转移正相关，与预后负相关，并使用mTOR抑制剂Rapamycin在动物模型中成功实现了对膀胱癌的抑制[16-18]。本研究中AJCC病理分期中T2～T3期、T1～2～T3～4期以及病理分级都与mTOR的表达负向相关。mTOR低表达患者的无瘤生存期及5年无瘤生存率却明显比mTOR高表达组乐观。这些结果总体上和既往的诸多研究一致。

mTOR最经典的上游信号通路是PI3K/AKT/mTOR，mTOR是该通路中研究最为完善的因子[19]。通过Akt磷酸化mTOR蛋白上的Ser2448位点，提高其mRNA翻译效率来调控细胞周期、血管形成、抑制细胞调亡，促进肿瘤浸润、迁移及转移等过程[20]。而PI3K/AKT/mTOR通路又是Ras的重要下游通路。本研究分析发现H-ras的表达与mTOR的表达在膀胱癌中存在非常显著的正相关，提示H-ras/mTOR通路在膀胱癌中可能被激活，至于这两者是通过Ras/PI3K/AKT/mTOR间接联系还是直接发生作用则需进一步的研究。

综上所述，H-ras基因对膀胱癌发展、预后具有双向作用，可作为恶性程度的良性预示因素，mTOR基因是膀胱癌恶性程度不良预示指标，并且是独立的不良预后因素。H-ras/mTOR通路与膀胱癌的发生、发展及预后有密切的关系，进一步的研究或有利于从靶向用药的角度预防、治疗膀胱癌及改善其预后。

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