ACE2的表达和结肠癌患者生存期的相关性分析

吴国芳 王倩 费雪洁 陆军

结肠癌是人类高发的恶性肿瘤之一，历年的发病率和病死率均呈上升趋势，每年大约有140万的新发病例，其死亡人数将近70万［1］，且发病率每年都在持续增加。在2015年，结肠癌的发病率和死亡率在中国所有恶性肿瘤中均排名第五［2］。目前结肠癌的分子致癌机制尚未完全阐明。肾素-血管紧张素系统是重要的生理功能调节轴，该系统中的血管紧张素转化酶抑制剂（ACEI）类药物在临床作为降压药物广泛应用的同时，在体内、外试验中具有抑制肿瘤发生、生长和抗肿瘤血管生成，抑制细胞外基质降解、治疗恶病质等多种作用。经典或新型ACEI类药物在不久的将来将作为抗癌药物的新成员得到临床应用［3-5］。有研究发现血管紧张素转化酶2（angiotensin-converting enzyme 2，ACE2）可能通过抑制肿瘤血管生成来参与肿瘤的发生、发展而被认为是一个抑癌基因［6］。

因此，本研究通过对TCGA（The Cancer Genome Atlas）数据库的数据进行挖掘，研究ACE2基因表达水平在结肠癌中的诊断价值，探索ACE2基因表达水平与结肠癌预后的关联和机制，为研究结肠癌的发生发展机制提供科学线索。

资料与方法

一、资料数据来源

应用TCGA分析ACE2表达差异和相关基因转录组谱的临床结肠癌样本中ACE2相关调控信号通路，来源于TCGA（http://cancergenome.nih.gov/）。

二、数据集筛选和临床病理学参数相关性分析

在TCGA数据集中的原始研究总样本数为624例。其中，癌组织样本275例，癌旁组织样本349例。癌组织与癌旁组织的表达比较只保留含有同一患者的癌组织及癌旁组织表达信息的病例，临床病理相关性分析和生存分析只保留包含完整上述资料的病例。以mRNA表达量的中位数为节点，将ACE2的表达定义为低表达组和高表达组，来检测临床恶性肿瘤阶段，结肠癌患者存活率和ACE2表达之间的关系。

三、统计学分析

采用Kolmogrov-smirnov One-sample test对计量资料进行正态性检验，服从正态分布的计量资料，病例与对照组间比较采用配对t检验，否则采用Mann-WhitneyU非参数检验。二分类或多分类变量进行单因素生存分析时，用Kaplan-Meier法绘制生存曲线，并计算术后生存率；用Log-rank检验进行两组或多组生存曲线的比较。统计检验均为双侧检验，P＜0.05时差异有统计学意义。

结 果

一、ACE2在结肠癌患者中特异性高表达

研究总样本数为624例。其中，癌组织样本275例，癌旁组织样本349例。624例结肠癌患者平均年龄为（64.0±12.5）岁，其中男性436例，女性188例。通过TCGA分析所有肿瘤样本和配对正常组织中各个器官中的ACE2的表达差异（图1）。我们发现ACE2在结肠癌患者的癌组织中，相对于正常的癌旁组织表达量显著增高。这提示ACE2可能是治疗结肠癌的潜在靶点和作为临床预测的肿瘤标记物。

二、ACE2与结肠癌患者预后的影响

ACE2的表达在同一患者的癌组织与癌旁组织有差异（图2A）。癌组织中ACE2表达量升高，差异且有统计学意义（t=0.034，P＜0.05），提示结肠癌发生发展中 ACE2 的表达被激活。ACE2表达水平与结肠癌患者总体生存期明显相关（P＜0.01），低表达患者总体生存期明显优于高表达的患者。提示ACE2低表达在结肠癌中是一种潜在的临床预测的肿瘤标记物。

图1 ACE2在结肠癌患者中特异性高表达。通过TCGA分析所有肿瘤样本和配对正常组织中各个器官中的ACE2的表达差异；ACE2在结肠癌患者的癌组织中，相对于正常的癌旁组织表达量显著增高

图2 ACE2与结肠癌患者预后的相关性分析。2A：ACE2的表达在同一患者的癌组织表达高于癌旁组织；2B：ACE2低表达组，其术后生存期越长

讨 论

结肠癌是我国常见的恶性肿瘤，具有高发病率和高致死率的特性，研究其发生发展机制有助于确定潜在治疗靶点，能够为后续治疗提供科学依据。TCGA是美国（国家癌症研究所（National Cancer Institute）和美国人类基因组研究所（National Human Genome Research Institute）共同运营的项目，旨在应用高通量的基因组分析技术，以帮助人们对癌症有个更好的认知，从而提高对于癌症的预防、诊断和治疗能力。TCGA数据库已经成为研究者们使用生物信息技术来预测肿瘤发生与发展机制靶点的常用数据库。

肾素-血管紧张素系统是一种经典的循环酶通路，通过对循环系统、泌尿系统以及神经系统等产生影响，在维持血压及水电解质、酸碱平衡方面起着重要的调节作用。ACE是一种外肽酶，其主要功能是催化血管紧张素Ⅰ转化为血管紧张素Ⅱ，使缓激肽失活。血管紧张素转化酶抑制剂通过抑制ACE的活性成为治疗高血压、心力衰竭、糖尿病合并高血压等疾病的理想靶点［8］。最近的研究发现ACE2可以作为肿瘤预测标志物来临床指导肝癌、胰腺癌以及胸部肿瘤的早期诊断［9-10］。本研究发现在TCGA数据集中的624例结肠腺癌中，ACE2在275例癌组织与349例癌旁组织的表达相比差异有统计学意义，ACE2在结肠癌患者中高表达。随后我们只保留含有同一患者的癌组织及癌旁组织表达信息的病例，以mRNA表达量的中位数为节点，将ACE2的表达定义为低表达组和高表达组，然后将ACE2和结肠癌患者的临床病理相关性分析和生存分析在只包含完整上述资料的病例中进行分析，我们发现ACE2低表达的患者，其术后生存期明显高于ACE2高表达的患者。以上结果提示，ACE2的表达和结肠癌患者的术后生存期相关，其在结肠癌发生与发展中的生物作用和生理功能值得后续工作去进一步的研究。我们在该研究中存在一定的局限性，最主要的是通过生物分析预测了ACE2和结肠癌患者的术后生存期相关而未在细胞和动物层面去验证其具体的生物功能，但本研究为后续研究ACE2在结肠癌的发生发展的机制提供可科学线索。总之，结肠癌是一种高度恶性的肿瘤，ACE2的表达和结肠癌患者的术后生存期相关，其在结肠癌发生与发展中的具体生物作用和生理功能需要后续工作去进一步的研究。