CALCRL 基因在肺腺癌中的表达和预后研究

张闫佳

（河南师范大学生命科学学院，河南 新乡453000）

肺癌，是一种于支气管粘膜或腺体细胞病变而恶性增殖形成的肿瘤，恶性增殖速度快，对人类健康造成了极大的威胁。肺癌发病率在癌症中居于首位，近30 年来世界各地都有报道肺癌的发病率和死亡率都出现大幅度增高。目前关于肺癌的发病机制尚不明确，以目前的医疗水平来看肺腺癌的诊断以及预后的发展空间还很大。因此本论文进行的肺腺癌相关基因的研究以及早期肺癌的生物标志物的发现可以为肺腺癌的诊断提供新的靶向目标及诊断依据，对于该病的预后诊断治疗也具有重大意义。

我所研究的CALCRL 基因是与肺腺癌有关的一种抑癌基因，其表达产物降钙素受体样受体是近年来备受关注的一种受体，属于G- 蛋白偶联神经肽受体家族的一员，与许多疾病和生命活动相关，如嗜铬细胞瘤，软骨癌以及细胞增殖与凋亡等。CALCRL 的表达产物为跨膜信号受体，能够调节钙离子的浓度，对细胞增殖起到负调控的作用。因此该基因在肺癌发展进程中有极大可能发挥关键的作用，本文将于此角度进行研究。

在本文用到的公共基因数据库有TGCA 数据库，该数据库中具有20000 多种原发癌分子特征并且涵盖了33 种癌症类型的正常样本。这些数据使我们对各类癌症有了进一步的了解，提高了对病人进行诊断治疗的效率。

生存预后是指疾病诊断后预测某一时段疾病将会怎样变化的可能性，以便研究者们探究更多的治疗方法。Kaplan-Meier 分析系利用大量的临床样本对他们的生存时间以及其他相关信息计算“生存强度”通过作图可以获得各个时间段的存活率，为疾病的相关研究提供了具有价值的数据分析。

在疾病研究中，生物标志物即是指可以客观评估和测定的特征性的生化指标。本论文中所研究的CALCRL 基因即可作为肺癌的一种生物标志物，经研究分析推测其为一种抑癌基因，即该基因的表达产物能够对细胞增殖产生一种负调控的作用，因此当该基因发生突变时，在癌组织中发现该基因的表达量发生异常减少，因此使细胞增殖失控，产生恶性增殖。所以我们推测如果对患者体内的CALCRL 基因转录物mRNA 序列进行核酸定量检测即可作为肺癌初步鉴定和早期诊断的一种生物标记物，此外该基因对于肺癌患者的预后也具有重大意义，可作为患者预后的一种生物标记物来帮助医生进行更好的判断，使患者正确对待疾病。

1 实验方法

1.1 数据下载

从GEO 数据库下载基因表达谱数据，了解肺腺癌相关基因信息。了解系列样本具体相关实验设计焦点以及描述，下载肺腺癌患者癌组织和癌旁组织的基因表达数据，得到几个目标基因，得到肺癌相关基因包括GALNTL4 、TBX2 、CALCRL 、OR10A7 和SCN2B。

1.2 基因筛选

利用Kaplan-Meier 绘图仪绘制几种基因的生存曲线，运行并下载其生存分析数据，得到P 值小于0.05 表示差异有统计学意义，最终确认研究目标基因为CALCRL。在GEO 数据库找出对该基因的GSE 编号以及该基因系列样本进行实验时的具体实验操作以及平台信息做简要记录，通过THE HUMAN PROTEIN ATLAS 网站对大量的病例样本的基因表达差异分析确定研究价值。通过基因表达产物生存曲线图表明确该基因表达对肺腺癌生存预后的影响。

2 结果

2.1 初步筛查

利用Kaplan-Meier 绘图仪对GEO 数据库中搜索得到的GALNTL4 、TBX2、CALCRL、OR10A7 和SCN2B 这五种肺癌相关基因进行绘图，得到每个基因的生存曲线，进行初步筛查。确定研究的目标基因为CALCRL。

2.2 生存分析结果

CALCRL 表达与肺癌患者生存预后相关，利用Kaplan-Meier绘图仪绘制生存曲线，得到P＜0.05，低表达的CALCRL 患者预后更差，表示差异具有显著统计学意义，确定研究基因为CALCRL。以如图1 为肺腺癌中CALCRL 表达与患者预后的生存曲线图。

图1 CALCRL 表达与肺腺癌患者预后的生存曲线图

2.3 肿瘤组织与正常组织中CALCRL 表达比较

经过分析，肿瘤组织中CALCRL 表达低于正常组织。对该基因在肿瘤组织中的表达水平与正常组织的表达水平相比较得知，当其表达水平下降时，可诱发肿瘤的产生，而该基因的表达能够抑制细胞的恶性增殖，抑制肿瘤的产生。因此可推测该基因为肺癌的一种抑癌基因。

2.4 基因功能分析

该基因表达产物具有G 蛋白偶联受体活性和蛋白转运体活性。CALCRL 基因的表达产物信号受体可以降低细胞内钙离子浓度，可被认为对恶性细胞增殖起到负调控的作用。作为抑癌基因当其发生突变时，会降低对细胞增殖负调控的作用，造成肿瘤细胞恶性增殖，在细胞分化以及细胞膜表面的某些膜蛋白的表达方面也会造成一定的影响，促使癌细胞在别处黏着以及增殖，增加肺癌细胞的浸润性。

3 讨论

前文已提到，肺腺癌作为非小细胞肺癌的主要亚型，是目前发病率最高的肺癌亚型，为了筛选与肺腺癌患者生存预后相关的分子标志物，我们通过TGCA 数据库，通过Kaplan-Meier 绘图的方法，筛选到了基因CALCRL,发现其在肺腺癌组织中表达下调，高表达患者生存预后良好。该基因表达产物是一种G- 蛋白偶联受体，能够调节钙离子的浓度，对于细胞增殖起到了负调控的作用，因此推测该基因为肺腺癌的一个抑癌基因。进一步使用human protein atlas 免疫组化分析，确实在肺腺癌患者中低表达。即该基因异常的低表达促使了肿瘤的发生，预示该基因为肺癌的一种抑癌基因。

表1 污染源监测物示意图

利用交互式生存分析散点图进行初预判，得出患者的生存预后情况最佳的CALCRL 基因表达水平范围，证明高表达患者的生存预后较好，因此得出结论：CALCRL 的表达对肺腺癌患者的生存预后有明显的影响，可以作为肺腺癌的特定预后分子标志物。通过进一步的生物信息学统计分析，CALCRL 高表达患者的诊断后存活年数要高于低表达患者的存活年数，该基因的研究提高了肺腺癌的诊断效率，为肺癌患者基因治疗层面提供了新的想法，为肺癌的治疗处理带来了新的可能，有效提升了患者的生存率以及恢复可能性。

综上所述，癌症的发生就是由于调控细胞增殖的原癌基因或抑癌基因发生了突变所引起的细胞恶性增殖，而CALCRL 作为抑癌基因能够参与细胞增殖信号通路网络的调控，与肺腺癌的预后密切相关，该基因在肺腺癌治疗和诊断方面有很大的应用前景。然而本研究仍存在许多不足之处，虽然有实验数据来对我们的预测推断进行验证，但由于客观原因我们尚未做实验进行验证，因此未来还存在许多地方值得我们进行探究。