免疫应答基因JCHAIN在乳腺癌中差异表达及其与预后的相关性

何东宁 周浩东 刘畅 谭琦 谷泽慧 王亚帝

(锦州医科大学 1附属第一医院肿瘤内科，辽宁 锦州 121001；2附属第三医院精准医学中心)

乳腺癌在全球范围内发病率已经高居女性恶性肿瘤之首，死亡率位列第二位〔1〕，在我国其致死率位于第五位〔2〕。在过去的20年中，乳腺癌“三早”策略及保乳手术、乳腺癌的放化疗治疗方案、靶向药物等各种治疗方案的临床应用，使乳腺癌的致死率相较1990年已降低了1/3〔3〕。然而，对于晚期或转移的乳腺癌患者(如三阴性乳腺癌)，常规治疗方案的疗效依旧较差，依旧有较高致死率。目前，恶性肿瘤治疗已经进入免疫治疗时代，但乳腺癌的免疫治疗仍然举步维艰。乳腺癌是一种弱或中等免疫原性的肿瘤〔4〕，未对其进行广泛的免疫相关的研究。目前在乳腺癌的各级诊疗指南中，无明确关于免疫治疗方案的推荐；虽然肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)〔5〕、程序性死亡受体(PD)-1〔6〕和肿瘤突变负荷(TMB)〔7〕、微卫星不稳定性(MSI)、错配修复(MMR)蛋白等免疫标志物已逐步应用于临床预测乳腺癌免疫治疗的疗效或预后，因其检测流程复杂、无标准化结果判断标准及检测费用昂贵，很难在临床广泛应用。如何合理选择生物标志物，让更多的乳腺癌患者从免疫治疗及综合治疗中获益，是目前该领域的研究重点。本研究分析免疫应答相关基因JCHAIN与乳腺癌中差异表达及其与预后的相关性。

1 材料与方法

1.1人类蛋白质表达图谱(HPA)数据库 HPA数据库(https://www.Proteinatlas.org/)是基于RNA测序分析和免疫组化分析的大型转录组和蛋白组数据库〔8〕，可用于正常组织与肿瘤组织蛋白的差异表达分析。

1.2Ualcan 数据库 Ualcan数据库〔9〕(http://ualcan.path.uab.edu/index.html)使用来自31种癌症类型的癌症基因组图谱(TCGA)3级RNA-seq和临床数据，Ualcan可提供对公开的癌症组学数据(TCGA和MET500)的方便访问；允许识别生物标记物或对潜在的感兴趣基因进行电子验证；提供基于基因表达的描述基因表达和患者生存信息的图表；评估乳腺癌和前列腺癌分子亚型中的基因表达，通过启动子甲基化评估基因表达的表观遗传调控并与基因表达相关，进行泛癌基因表达分析及连接HPRD、GeneCards、Pubmed、TargetScan、DRUGBANK、Open Targets和GTEx，可利用这些资源使研究者收集有关感兴趣基因和靶点的有价值的信息和数据。

1.3基因表达谱动态分析(GEPIA)数据库 GEPIA 数据库〔10〕(http://gepia.cancer-pku.cn/ index.html)是由北京大学张泽民教授团队新开发的交互式网络服务器，用于分析来自 TCGA 和 GTEx项目的9 736 个肿瘤和8 587个正常样本的 RNA 测序表达数据。将TCGA 和GTEx数据进行整合，进行非常全面的表达分析。GEPIA提供网页式交互展示和快速定制功能，包括肿瘤和正常差异表达谱分析、剖面绘制、根据肿瘤类型或病理分期进行分析、患者生存分析、相似基因检测、相关性分析和降维分析等分析模块。

1.4统计学方法 采用Ualcan、GEPIA软件进行t检验，χ2检验和Kaplan-Meier 模型生存分析。

2 结 果

2.1乳腺癌预后相关基因 结合乳腺癌TCGA转录数据和HPA病理学图集中抗体为基础的蛋白质数据，运用HPA病理学图集中癌症模块进行分析。1 075例患者(包括1 063例女性和12例男性)的转录数据显示210个基因与预后不良有关，367个基因与预后良好有关(图1)。筛选与乳腺癌预后良好相关的目的基因进行后续研究。

以乳腺癌作为目的研究图1 HPA 中与乳腺癌预后相关的基因表达

2.2JCHAIN为研究目标 利用TCGA转录组学数据和基于抗体的蛋白质数据来探索乳腺癌蛋白质组。根据1 075例患者的转录组学数据，367个基因与乳腺癌预后良好相关，将乳腺癌组织中mRNA 表达量前20个基因列出，选择mRNA表达量最高的JCHAIN作为进一步研究目的基因，见表1。

2.3JCHAIN蛋白表达 通过芯片分析JCHAIN蛋白在乳腺癌细胞质和细胞核中表达，HPA蛋白表达横块中显示JCHAIN高表达和低表达(图2)。

2.4JCHAIN mRNA表达 Ualcan分析TCGA数据库中JCHAIN在114例正常组织和1 097例乳腺癌组织中表达差异：与正常乳腺组织相比，乳腺癌组织中JCHAIN表达降低(670.07 vs 76.92,P=0.000)。不同分期的乳腺癌之间 JCHAIN 表达无差别(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期分别为n=183，104.15、n=615，64.15、n=247，84.57、n=20，17.95；Ⅰ期vsⅡ期，P=0.520；Ⅰ期vs Ⅲ期，P=0.850；Ⅰ期vs Ⅳ期，P=0.597；Ⅱ期vs Ⅲ期，P=0.664；Ⅱ期vs Ⅳ期，P=0.412；Ⅲ期vs Ⅳ期，P=0.596)。淋巴结转移阳性的乳腺癌之间JCHAIN表达无显著差异(NO、N1、N2、N3分别为n=516,63.36、n=362，86.05、n=120，80.19、n=77，90.03；N0 vs N1，P=0.027；N0 vs N2，P=0.601；N0 vs N3，P=0.441；N1 vs N2，P=0.295；N1 vs N3，P=0.434；N2 vs N3，P=0.860)。JCHAIN表达与乳腺癌分子分型不相关(Luminal型、HER2过表达型、三阴性乳腺癌分别为n=566，80.22、n=37，97.84、n=116，97.76；Luminal型乳腺癌vs HER2过表达型乳腺癌，P=0.398；Luminal型乳腺癌vs三阴性乳腺癌，P=0.959；HER2过表达型乳腺癌vs三阴性乳腺癌，P=0.424)。不同病理类型乳腺癌之间JCHAIN表达差异明显〔浸润性导管癌(n=784,67.5)vs 浸润性小叶癌(n=203,142.69),P=0.000；浸润性导管癌 vs 黏液癌(n=71,2.16)，P=0.000；浸润性导管癌 vs 化生癌(n=9,4.36)，P=0.000；浸润性小叶癌 vs 其他类型癌(n=45,23.15)，P=0.001；浸润性小叶癌vs 黏液癌，P=0.000；浸润性小叶癌 vs 化生癌，P=0.000；浸润性小叶癌 vs 髓样癌(n=6,207.16)，P=0.000；混合组织癌(n=29,89.74)vs 黏液癌，P=0.011；混合组织癌 vs 化生癌，P=0.013；其他类型癌 vs 黏液癌，P=0.048；黏液癌vs 髓样癌，P=0.016；化生癌 vs 髓样癌，P=0.012〕。绝经前较绝经后乳腺癌组织中 JCHAIN 表达增加〔670.07(n=230) vs 61.01(n=700)，P=0.044〕。JCHAIN表达与性别相关，女性较男性乳腺癌患者JCHAIN 表达增高，但较正常人明显降低〔正常人(670.07)vs男性乳腺癌患者(n=12，4.64)，P<0. 000；正常人vs女性乳腺癌患者(n=1 075，80.19)，P=0.000；男性乳腺癌患者 vs女性乳腺癌患者，P<0.000〕。不同种族乳腺癌中JCHAIN表达与正常人群均有显著差异，高加索人群较非裔美国人乳腺癌中JCHAIN表达水平显著高〔正常人(670.07)vs高加索人(n=748,82.10)，P=0.000；正常人vs非裔美国人(n=748,66.04)，P=0.000；正常人vs亚洲人(n=61,118.20),P=0.000；高加索人vs 非裔美国人，P=0.014〕。

2.5JCHAIN mRNA差异表达与乳腺癌预后的相关性 运用GEPIA数据库生存分析模块针对JCHAIN 的差异表达情况进行分析，JCHAIN低、高表达各535例，与JCHAIN 低表达组相比，JCHAIN高表达组总生存显著延长(P=0.002)，JCHAIN差异表达对无疾病进展生存期无明显影响(P=0.067)。见图3。

表1 与乳腺癌预后良好相关的20个基因

图2 JCHAIN在乳腺癌组织中的蛋白表达(×200)

TPM：每百万条基因转录本图3 运用 GEPIA 进一步验证 TCGA 数据库中乳腺癌组织中JCHAIN表达差异和生存分析

3 讨 论

免疫治疗为乳腺癌治疗带来新的希望，但目前免疫治疗无确切的预测免疫疗效的生物标志物。JCHAIN基因是多层IgA与IgM的连接链，定位于2q21，别名：IGCJ、IGJ、JCH，其mRNA大小为1 413 bp。JCHAIN主要功能是经转录翻译产生J链免疫球蛋白。J链是一种进化保守的15 kD蛋白，可将IgA和IgM单体分别连接成五聚体和二聚体。J链蛋白在B淋巴细胞分化和胸腺细胞发育的各个阶段都有表达，其唯一已知的功能是促进分泌型IgA(SIgA)构成具有重要意义〔11〕。目前有关JCHAIN基因的研究多围绕着SIgA进行，研究认为肿瘤复发与SIgA水平升高有关，这表明肿瘤可能存在特定的分泌反应，认为SIgA可用来区分有复发风险的肿瘤患者〔12～15〕。

新近的研究多从JCHAIN基因角度出发，认为该基因是许多实体和血液恶性肿瘤的标志性或预后因子。早期大肠癌和转移性大肠癌之间存在128个重复差异基因表达，富集分析发现这些基因主要生物功能集中在免疫应答(IGJ、IGKC、IIGLJ3等)、细胞外基质相互作用和细胞信号传导等方面，表明免疫反应在结直肠癌预后中有重要的调节作用〔16〕。在被B/P的标记的乳腺癌和皮肤癌研究中观察到一种或多种病理亚型，特别是血浆B细胞中含有高度富集的免疫球蛋白基因(IGKC、IGLJ3、IGJ)，且均与患者的预后相关〔17〕。而Cruz等〔19〕研究结果提示ID1、D3和IGJ基因的高表达与成人急性淋巴细胞白血病(B-ALL)的诱导治疗完全缓解率低、总生存及无进展生存时间缩短有关。该研究的结果与以上研究不一致，可能是选择的瘤种、治疗方案及临床病理特征等不同导致，需进一步临床研究验证。以上研究提示JCHAIN是乳腺癌患者预后的标志之一，将来可用于临床的相关评估。

本研究结果提示乳腺癌发生、发展与免疫反应间存在关联。研究通过免疫组织化学方法检测到IGKC和IGJ在早期肺癌、癌旁组织及晚期非小细胞肺癌(NSCLC)组织中表达水平逐渐升高，IGKC和IGJ是NSCLC发生发展中特征性转录生物标记物，表明体液免疫反应在NSCLC起重要作用〔20〕。冯建刚〔21〕研究0～5 Gy的60Co α射线剂量照射范围内，人淋巴细胞株中JCHAIN基因表达量随照射剂量的增加而增加。出现上述结果可能是肿瘤发生发展过程抑制了浆细胞产生SIgA，或抑制了唾液腺细胞的免疫球蛋白转运机制〔15〕，JCHAIN基因转录水平上的差异表达可作为疾病动态监测标志物，具有进一步研究的必要性。这也是选择JCHAIN作为评价乳腺癌患者免疫能力的候选生物标志物的原因。

本研究存在一定的局限性，由于这项研究的病例资料仅来自TCGA数据库中的人群，因此除基因表达特征及其相关表型标记表达水平差异以外，研究结果还可能受其他因素影响，如患者的种族、治疗和预后等。此外，还需要进行更多的临床研究，包括纳入更多患者，进而确证JCHAIN可能作为乳腺癌预后指标。尽管有上述限制，JCHAIN基因在乳腺癌发生发展中仍具有进一步研究的价值。