ITGAM基因在急性髓细胞白血病中的表达及临床意义*

张太海，金皎，黄璟，李鹏，吴西军，吴昌学，马健娟，庹媛媛，李燕，杨红兰，潘海新，杨小燕**

(1.铜仁市人民医院 儿科，贵州 铜仁 554300； 2.贵州医科大学附属医院&贵州省儿童医学中心 儿童血液肿瘤科，贵州 贵阳 550004； 3.贵阳市公共卫生救治中心，贵州 贵阳 550004； 4.贵州医科大学 干细胞与组织工程实验中心，贵州 贵阳 550004； 5.贵州医科大学 分子生物学重点实验室 & 地方病与少数民族性疾病教育部重点实验室，贵州 贵阳 550004)

急性髓细胞白血病(acute myeloid leukemia, AML)是一种骨髓恶性疾病，其特点是骨髓祖细胞的克隆扩增和分化停滞[1]。2019年最新全球癌症统计报道显示，AML的新发病例和死亡病例均较前增高，严重危害人类健康[2]。尽管近年来，随着治疗方案的不断优化，免疫治疗以及分子靶向治疗取得了较大进展，AML的疗效得到了很大改善，但生存率仍较低[3-5]，尤其是60岁以上患者的总体生存率仅为10%[6]。因此，进一步寻找能提高早期诊断和预测预后的高度敏感的分子标志物对指导临床AML的诊疗具有重要临床意义。整合素αM(integrin subunit alpha M, ITGAM)编码白细胞黏附分子β2，位于16p11.2，是白细胞黏附分子整合素β2亚家族的成员，主要介导细胞向炎症部位的黏附与迁移，与肿瘤的侵袭与转移密切相关[7]。目前为止，在AML中有关ITGAM的研究尚少。因此，本研究通过分析癌症基因组图谱(the cancer genomeatlas,TCGA)公共数据集，研究ITGAM基因在AML法-美-英分型(french-american-british classification,FAB)及临床常见遗传学异常患者中的表达情况，分析其表达水平对患者总体生存率(overall survival,OS)的影响。

1 资料与方法

1.1 资料

从CELL(cancer cell line encyclopedia)数据库[8](https://www.broadinstitute.org/ccle)获得数据用于分析ITGAM在临床常见7种血液肿瘤性疾病中的表达情况，包括AML 39例、慢性髓系白血病(chronic myeloid leukemia, CML)15例、霍奇金淋巴瘤(lymphoma-hodgkin)13例、伯基特淋巴瘤(lymphoma-burkitt)11例、T细胞急性淋巴细胞白血病(T cell acute lymphocytic leukemia,T-cell ALL)16例、B细胞急性淋巴细胞白血病(B cell acute lymphocytic leukemia,B-cell ALL)13例及弥漫大B细胞淋巴瘤(diffuse large B cell lymphoma,DLBCL)18例。基因表达谱数据动态分析(gene expression profiling interactive analysis，GEPIA)数据库[9](http://gepia.cancer-pku.cn/)获得样本243例用于分析ITGAM在AML及健康对照组的表达情况，其中AML组173例及健康对照组70例，同时根据AML组患者ITGAMmRNA表达量均值大小又将AML组分为高表达组(高于均值)53例和低表达组(低于均值)53例用于生存分析。UALCAN数据库[10](http://ualcan.path.uab.edu)获得AML171例用于分析ITGAM在不同类型AML中(M0～M7)的表达情况，包括M0(n=16)、M1(n=42)、M2(n=39)、M3(n=16)、M4(n=35)、M5(n=18)、M6(n=2)及M7(n=3)；从Bloodspot数据库[11]获得(http://servers.binf.ku.dk/bloodspot/)AML患者172例进行ITGAM在不同基因突变或染色体异常患者中的表达分析，并按照ITGAMmRNA表达量中位数大小分为高表达组(高于中位数)86例和低表达组(低于中位数)86例用于生存分析。

1.2 方法

1.2.1ITGAM基因在常见血液肿瘤、AML患者以及AML FAB分型中的表达 使用CELL 在线数据库分析ITGAM基因在临床常见血液肿瘤中的表达，了解其在不同血液肿瘤中的表达情况。GEPIA是一个由北京大学开发的在线TCGA数据库分析工具，利用其在线分析ITGAMmRNA在AML患者及正常健康对照组样本中的表达差异。AML患者通过FAB分型可分为M0～M7型，为了进一步了解ITGAM在不同AML FAB分型中的表达情况，本研究进一步通过UALCAN数据库获得AML TCGA数据，分析ITGAM在AML不同FAB亚型中的表达水平。

1.2.2ITGAM基因在AML伴有常见遗传学异常患者中的表达 利用Bloodspot在线数据库分析ITGAM在伴有常见染色体核型异常以及基因突变(CEBPA、NPM1、FLT3突变)AML患者中的表达情况。

1.2.3ITGAM表达水平对AML患者预后的影响 利用GEPIA和Bloodspot数据库在线应用survival选项分析AML患者ITGAM表达与患者生存时间的Kaplan-Meier曲线。

1.3 统计学方法

采用在线数据库和SPSS 17.0软件进行数据分析，组间比较采用独立性t检验，Kaplan-Meier生存模型分析采用Log-rank检验法，P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 AML患者ITGAM基因的表达

CELL在线数据库分析结果显示，在临床常见血液肿瘤性疾病中，ITGAM基因在AML患者中表达最高，在DLBCL中表达最低(图1)；GEPIA在线数据库分析结果显示，与健康对照组相比，ITGAM在AML患者中表达增高，差异有统计学意义(P<0.05，图2)。

图1 ITGAM在几种临床常见血液肿瘤性疾病中的表达Fig.1 Expression of ITGAM gene in clinical common hematologic neoplastic diseases

注：(1)与对照组比较，P<0.05。图2 在AML患者中 ITGAM mRNA的表达Fig.2 Expression of ITGAM gene in acute myeloid leukemia patients

2.2 AML FAB亚型患者ITGAM基因的表达

UALCAN数据库分析结果显示，ITGAM在M5中高表达，在M3中表达最低。其中，M4、M5 与 M0比较，M3、M4、M5 与 M1比较，M4、M5 与M2比较，M4、M5、M7 与 M3比较，ITGAM基因表达差异有统计学意义(P<0.05，图3)。

注：(1)与M1组比较，P<0.05；(2)与M0组比较，P<0.05；(3)与M2组比较，P<0.05；(4)与M2组比较，P<0.05。 图3 TCGA数据库中急性髓系白血病M0～M7亚型中ITGAM mRNA的表达Fig.3 Expression of ITGAM mRNA in the M0～M7 subtype of acute myeloid leukemia

2.3 AML伴常见遗传学异常患者中ITGAM基因的表达

利用Bloodspot在线数据库分析ITGAM在AML患者常见遗传学异常的表达情况。染色体核型异常分析结果显示，ITGAM在AML t(11q23)/MLL中表达最高，在AML t(15;17)中表达最低，2组比较差异有统计学意义(P<0.01，图4)。对伴有CEBPA、NPM1以及FLT3突变的AML患者进行分析发现，Cepba+_NPM1-_FLT3+中表达较低，在Cepba-_NPM1-_FLT3- 和Cepba-_NPM1+_FLT3-表达最高；其中Cepba-_NPM1-_FLT3+组与Cepba+_NPM1-_FLT3-组比较、 Cepba-_NPM1+_FLT3+ 组与 Cepba-_NPM1- _FLT3-组比较、Cepba-_NPM1+_FLT3+ 组与Cepba-_NPM1+_FLT3-组比较、Cepba-_NPM1-_FLT3- 组与Cepba+_NPM1-_FLT3-组比较、Cepba-_NPM1-_FLT3-组与Cepba+_NPM1-_FLT3+组比较、Cepba-_NPM1+_FLT3- 组与 Cepba+_NPM1-_FLT3-组比较及Cepba-_NPM1+_FLT3-组与Cepba+_NPM1-_FLT3+组比较，差异均有统计学意义(P<0.05，图5)。

注：A为ITGAM表达交互式层次树状图，颜色越红表示其表达水平越高，颜色越蓝表示表达水平越低，B为ITGAM表达的抖动条带图；(1)与AML t(15；17)组比较，P<0.01。图4 AML伴有染色体核型异常患者中ITGAM基因的表达Fig.4 Expression of ITGAM gene in AML patients with chromosomal karyotype abnormalities

2.4 ITGAM表达对AML患者预后的影响

利用GEPIA和Bloodspot在线数据库对TCGA数据库中的AML患者进行生存期曲线分析，结果显示ITGAM基因高表达AML患者的OS差(P=0.024，P=0.008)。见图6。

3 讨论

目前，细胞遗传标记是AML患者风险分层和治疗的最重要因素[12-13]。然而，随着新技术的出现，其他分子标记的检测，如点突变和表观遗传学和蛋白质组学特征的表征，已经开始在如何诊治疾病中发挥重要作用[14-15]。最近的证据表明，识别新的AML生物标志物有助于更好的了解该病的分子基础，对AML的筛选、诊断、预后和监测以及预测每个个体对治疗的反应的可能性都有重要的作用[16]。因此，进一步挖掘AML分子预后标志物对AML早期诊断以及预后预测有潜在的临床应用价值。ITGAM又名巨噬细胞分化抗原-1、补体受体3或CD11b[17]。ITGAM与内皮细胞上的相应配体细胞间黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1)的相互作用在白细胞和内皮细胞的黏附中起非常重要的作用[18]。有研究表明，ITGAM在早期造血前体细胞表达缺如，随着造血细胞的分化，其表达逐渐增加[19]。此外，ITGAM参与调节造血和髓系细胞形成过程[20]。研究表明ITGAM的表达或激活影响肿瘤的整体生长，其在调控骨髓来源的免疫细胞到肿瘤的跨内皮迁移有着关键作用[21-22]。Junca等[23]研究显示，高表达ITGAM的AML患者临床预后差。Xu等[24]研究表明，当Mac-1表达≥30%时，AML患者的白细胞计数和髓外浸润的发生率明显增高，缓解率明显降低，该研究提示Mac-1高表达与AML患者的高白细胞和髓外浸润有明显的相关性。

注：A为ITGAM表达交互式层次树状图、颜色越红表示表达水平越高、颜色越蓝表示表达水平越低，B为ITGAM表达的抖动条带图；(1)与Cepba+_NPM1-_FLT3-组比较，P<0.05；(2)与Cepba-_NPM1+_FLT3- 组比较，P<0.05；(3)与Cepba-_NPM1-_FLT3- 组比较，P<0.05。图5 AML伴有Cepba、NPM1及FLT3突变患者中ITGAM基因的表达Fig.5 Expression of ITGAM gene in AML patients with Cepba, NPM1 and FLT3 mutations

GEPIA在线数据库 Bloodspot在线数据库图6 ITGAM基因表达水平与AML患者生存分析Fig.6 Prognosis between ITGAM gene expression level and patients with AML

近年来，新兴发展的一门交叉性学科——生物信息学被广泛应用于多种疾病，特别是肿瘤性疾病分子水平上的数据挖掘，发现潜在的治病靶点以及能预测肿瘤预后的生物标志物，对疾病发生发展机制的研究起到非常重要的作用[25-26]。本研究采用生物信息学方法，结合CELL、UALCAN、GEPIA以及Bloodspot在线数据库，对TCGA AML数据进行分析，结果表明ITGAM在AML患者中高表达，高表达ITGAM基因的AML患者OS低。这与已报道的研究结果一致[22]。此外，本研究还发现ITGAM基因在AML伴有 t(11q23)/MLL核型异常以及Cepba-_NPM1-_FLT3-的AML患者中高表达。

综上所述，本研究通过分析ITGAM在急性髓细胞白血病中的表达及其预后意义，为探讨ITGAM在AML预后预测及精准治疗分子靶点的选择提供了新的理论依据和线索。由于此研究且仅局限于通过生物信息学探讨ITGAMmRNA水平在AML的表达及预后作用，后续研究中还将进一步在AML细胞水平及临床样本中探讨ITGAM的生物学作用以及蛋白表达水平，更深入地研究ITGAM在急性髓细胞白血病发生发展的作用及分子机制。