ERBB3在甲状腺癌患者中的表达及其意义

王岩 杨龙艳 孙荣欣 张媛媛 付颖 赵冬

[摘要] 目的 探討ERBB3在甲状腺癌发生发展过程中的功能和作用。 方法 收集2017年12月～2018年12月北京潞河医院内分泌科甲状腺癌患者4例与甲状腺结节患者6例的细针穿刺组织进行RNA-seq检测，并分析ERBB3水平;利用TCGA甲状腺癌数据库与GEO甲状腺癌数据库，分析比较癌与癌旁，T、N分期，复发患者中ERBB3的水平;采用基因富集分析GSEA分析ERBB3水平与EGFR、PI3K、ERK1/2信号通路的关系，以及肿瘤增殖、转移的关系。 结果 与良性甲状腺结节比较，ERBB3 mRNA在甲状腺癌中表达量升高（P < 0.001）。与癌旁比较，ERBB3 mRNA在甲状腺癌组织中升高（TCGA来源：P < 0.0001;GEO来源：P < 0.0001）。在甲状腺癌患者中，EGFR、PI3K、ERK1/2基因集显著富集于ERBB3高表达患者中。随着T分期的增长，ERBB3水平逐渐增加（P < 0.0001）;与增殖相关的基因集显著富集于ERBB3高表达患者中。与N0组比较，N1期患者ERBB3水平显著增加（P < 0.0001）。与转移相关的基因集显著富集于ERBB3高表达患者中。甲状腺癌复发患者ERBB3的水平升高（P = 0.0124）。 结论 ERBB3可能参与了甲状腺癌的增殖、转移及复发，有望成为甲状腺癌治疗的新靶点。

[关键词] ERBB3;甲状腺癌;增殖;转移;复发

[中图分类号] R73          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2020）02（b）-0018-05

ERBB3 expression in thyroid cancer and its significance

WANG Yan*   YANG Longyan*   SUN Rongxin   ZHANG Yuanyuan   FU Ying   ZHAO Dong▲

Endocrine Metabolism and Immunization Center， Luhe Hospital， Capital Medical University， Beijing   101149， China

[Objective] To investigate the effect and function of ERBB3 in the occurrence and development of thyroid cancer at clinical level. Methods The fine needle puncture tissues of 4 patients with thyroid cancer and 6 patients with thyroid nodule in Department of Endocrinology， Beijing Luhe Hospital from December 2017 to December 2018 were collected， RNA-seq was detected and ERBB3 levels were analyzed. The thyroid cancer database of TCGA and the thyroid cancer database of GEO were used to analyze and compare the levels of ERBB3 in patients with recurrent and paracancer， T and N stages. Gene enrichment analysis was used to analyze the relationship between ERBB3 level and EGFR， PI3K and ERK1/2 signaling pathways， as well as the relationship between tumor proliferation and metastasis. Results ERBB3 mRNA was increased in thyroid cancer compared with benign thyroid nodules （P < 0.001）. Compared with paracancer， ERBB3 mRNA was elevated in thyroid cancer tissues （TCGA source， P < 0.0001; GEO source， P < 0.0001）. In thyroid cancer patients， EGFR， PI3K and ERK1/2 gene sets were significantly enriched in patients with high ERBB3 expression. ERBB3 levels increased with the increase of T staging （P < 0.0001）， and the gene sets associated with proliferation were significantly enriched in patients with high ERBB3 expression. Compared with the N0 group， the level of ERBB3 in patients with stage N1 was significantly increased （P < 0.0001）. The gene sets associated with metastasis were significantly enriched in patients with high ERBB3 expression. ERBB3 levels were elevated in patients with recurrent thyroid cancer （P = 0.0124）. Conclusion ERBB3 may be involved in the proliferation， metastasis and recurrence of thyroid cancer and is expected to be a new target for the treatment of thyroid cancer.

[Key words] ERBB3; Thyroid cancer; Proliferation; Metastasis; Recurrence

甲状腺癌是内分泌系统最常见的恶性肿瘤，近年来甲状腺癌的发病率和死亡率呈逐年升高的趋势[1]。根据2013年《中国最新癌症谱》数据，甲状腺癌的发病率为6.56/10万，居女性恶性肿瘤发病率的第10位。ERBB3又称为HER3，是表皮生长因子受体（EGFR）家族之一，ERBB3可以与其他受体尤其是ERBB2受体结合而形成异源二聚体，参与肿瘤细胞信号传导[2-3]，调控如胃癌[4-5]、胰腺癌[6-7]、乳腺癌[8-9]等肿瘤的发生发展。已有研究报道敲减ERBB3抑制甲状腺癌细胞TPC-1的增殖和单克隆形成[10]。但是目前ERBB3在临床中关于甲状腺癌的作用尚未可知。因此，本研究对6例良性甲状腺结节和4例甲状腺癌进行了RNA-seq检测，同时应用甲状腺癌TCGA数据库和生物信息学，分析了ERBB3在甲状腺癌患者中的生物学功能。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2017年12月～2018年12月首都医科大学附属北京潞河医院（以下简称“我院”）内分泌科收集的甲状腺结节患者6例和甲状腺癌患者4例。所有患者都经过超声诊断，细针穿刺抽提活检诊断和病理诊断，甲状腺结节患者与甲状腺癌患者在年龄和性别比较，差异无统计学意义（P > 0.05），具有可比性。见表1。本研究经我院医学伦理委员会批准。

表1   甲状腺结节患者与甲状腺癌患者一般资料比较

1.2 数据库来源

甲状腺癌患者的基因表达谱从TCGA（http：//tcga-data.nci.nih.gov/tcga/）网站下载。该数据库中包含501例甲状腺癌和58例正常甲状腺的mRNA数据。临床信息从https：//www.synapse.org 和www.cbioportal.org网站下载。

GEO甲状腺癌 mRNA表达芯片编号GSE3678（包含7例正常甲状腺正常组织和7例甲状腺癌组织的数据集）来源于GEO数据库（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/）。

1.3 基因富集分析

采用基因集富集分析（GSEA v3.0，http：//www. broad. mit.edu/gsea/）网站对甲状腺癌组织标本中信号通路激活情况进行分析[11]。本研究中用的预定义基因集从分子显著性数据库下载，MSigDB（http：//software.broadinstitute.org/gsea/msigdb），进行了基因富集分析（GSEA v2.0，http：//www.broad.mit.edu/gsea/）。GSEA分别计算通路富集值ES值和错误发生率FDR值，当FDR<0.25时认为在所采用的分组条件下该基因集具有显著富集。

1.4 统计学方法

采用SPSS 17.0对所得数据进行统计学分析，符合正态分布计量资料采用均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用t检验。不符合正态分布采用中位数（M）或四分位数（P25，P75）表示，组间比较采用秩和检验。计数资料采用百分率表示，组间比较采用Fisher检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 ERBB3在甲状腺癌中的表达量

根据本研究收集的6例良性甲状腺结节和4例甲状腺癌患者RNA-seq检测的结果发现：与良性甲状腺结节比较，ERBB3 mRNA水平在甲状腺癌中显著升高（P < 0.001）（图1A）。在甲状腺癌TCGA数据库中发现，与正常甲状腺比较，甲状腺癌中ERBB3 mRNA水平明显升高（P < 0.00001）（图1B）。为了进一步明确此结果，本研究下載了GSE3678数据集，分析发现与甲状腺癌旁组织比较，ERBB3 mRNA水平在甲状腺癌组织中显著升高（P < 0.0001）（图1C）。

2.2 EGFR、PI3K、ERK1/2基因集在甲状腺癌中的富集情况

为了检测甲状腺癌中ERBB3表达水平与EGFR下游靶基因，及与PI3K/AKT、MAPK/ERK1/2信号通路激活的关系。将TCGA数据库中甲状腺癌患者按照ERBB3表达水平的中位数进行分组，ERBB3表达量大于中位数即为ERBB3高表达组，ERBB3表达量小于中位数即为ERBB3低表达组，进一步采用GSEA分析ERBB3水平与EGFR、MAPK/ERK1/2及PI3K/AKT激活下游靶基因的富集情况，结果如图2显示：EGFR及MAPK/ERK1/2，PI3K/AKT下游基因集显著富集于ERBB3高表达组。

2.3 ERBB3水平与甲状腺癌的增殖能力的关系

为了明确ERBB3对甲状腺癌增殖的影响，在甲状腺癌TCGA数据库中根据患者T分期对ERBB3的水平进行了分析，T分期代表了肿瘤生长增殖的不同程度，发现随着T分期的升高，ERBB3水平呈升高的趋势（P < 0.0001）（图3A）。为了检测甲状腺癌中ERBB3表达水平与细胞增殖之间的相关性，根据ERBB3高/低表达针对增殖相关的基因集进行了基因富集分析，发现增殖相关基因集显著富集于ERBB3高表达组（图3B）。

2.4 ERBB3水平与甲状腺癌的迁移和侵袭能力的关系

在甲状腺癌TCGA数据库中根据患者N分期对ERBB3的水平进行分析，发现与未发生淋巴转移患者比较，发生淋巴转移的甲状腺癌患者中ERBB3的表达显著升高（P < 0.0001）（图4A）。为了检测甲状腺癌中ERBB3表达水平与淋巴转移之间的相关性，根据ERBB3高/低表达针对迁移与侵袭相关的基因集进行了基因富集分析，发现迁移与侵袭相关基因集均显著富集于ERBB3高表达组（图4B、C、D）。

2.5 甲状腺癌复发患者ERBB3的水平升高

研究发现甲状腺癌复发明显增加了甲状腺癌患者死亡风险，因此本研究分析比较了TCGA数据库中甲状腺癌复发患者与未复发患者中ERBB3的表达水平。与未复发甲状腺癌患者比较，复发甲状腺癌患者中ERBB3的表达水平显著升高（P = 0.0124）（图5）。

3 讨论

本研究在临床样本水平验证了ERBB3在甲状腺癌患者中的作用，利用TCGA甲状腺癌数据库通过GSEA发现ERBB3表达水平与甲状腺癌的增殖和转移呈正相关，与之前的研究报道，ERBB3敲减抑制甲状腺癌TPC-1细胞增殖的结果是一致的。ERBB3属于ERBB家族的一员，ERBB家族在肿瘤的形成和生长中起到了重要的作用[12-13]。由于ERBB3与家族中其他成员结构不同，不具有激酶活性，不能自行启动下游信号通路，需要与其他受体结合，尤其是家族内受体[14]，如EGFR、HER2。同时已有研究显示，ERBB3可以直接启动PI3K/AKT通路激活，同时可以引起EGFR下游信号通路的活化[15]。因此本研究采用TCGA甲状腺癌数据库以ERBB3高低表达分组分析了EGFR基因集的富集情况，发现EGFR的激活与ERBB3表达量呈正相关。研究发现，ERBB3与多种肿瘤的发生发展及药物耐药性密切相关[16]，如乳腺癌[17]、前列腺癌[18]、结直肠癌[19]等，这些癌症中目前已经有针对ERBB3的靶向治疗研究或临床应用。本研究显示ERBB3有望成为甲状腺癌靶向治疗的一个新靶点，为甲状腺癌的靶向治疗提供了新的理论依据。

已有研究报道ERBB3蛋白及mRNA在人体内的分布基本一致[20]，本研究利用RNA-seq对6例良性甲状腺结节和4例甲状腺癌的細针穿刺样品进行检测，ERBB3 mRNA水平在甲状腺癌患者组织中明显升高。TCGA甲状腺癌数据及GEO甲状腺癌数据库数据显示，在甲状腺癌患者中，癌组织中ERBB3 mRNA表达量较癌旁组织显著升高。因此无论是结节还是癌旁组织，ERBB3在甲状腺癌组织中特异性升高，这进一步提示甲状腺癌的发生与ERBB3的高表达密切相关，但是其具体的作用机制还需要进一步深入的研究。甲状腺癌筛选的主要方法是细针穿刺抽吸活检（FNAB）[21]，但其预测结果假阴性率高达1%～12%[22]，本研究结果也为甲状腺癌的诊断和筛选提供了一定的理论依据，但是由于本研究细针穿刺样本量较小，缺乏一定的代表性，所得结果仍需大样本的研究来验证。

本研究在临床水平发现ERBB3与甲状腺癌增殖、转移和预后相关，并且其表达水平与甲状腺癌患者的预后相关，为以ERBB3为靶点的甲状腺癌治疗提供了新的理论依据。

[参考文献]

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