基于Oncomine数据库研究钙黏附蛋白11基因在胃癌中的表达及意义

余超，李晟，曾永庆，程元光，何磊

胃癌是最常见的消化道恶性肿瘤之一。据2018全球癌症统计数据，在世界范围内，胃癌每年约有100万以上的新发病例，且在癌症相关病死率方面排名第三[1]。由于饮食习惯及结构的改变，我国胃癌的发病率和死亡率均位于所有恶性肿瘤的第二位[2]。由于早期症状不典型，大部分胃癌一旦发现已属于进展期，此时即便经过有效治疗，其复发转移的风险仍较高，治疗效果不理想。迄今临床上仍缺乏有效的用于胃癌早期诊断和判断预后的生物学标记，因此，研究胃癌发生发展的相关因素，识别与发现和胃癌进展相关的特异性分子靶标对于胃癌的预防及治疗具有重要意义[3]。钙黏附蛋白11（CDH11）是钙黏蛋白家族的一员，属于Ⅱ型钙黏附蛋白家族，其实质为一种钙离子依赖性介导细胞-细胞间黏附的单链跨膜糖蛋白。CDH11在介导细胞黏附中发挥重要作用，在胚胎发育、组织形成和分化、细胞信号转导以及肿瘤浸润转移等多个方面具有重要的生物学效应[4]。多项研究表明CDH11与乳腺癌、头颈部肿瘤及结直肠癌等多种肿瘤的发生发展有密切关系，在肿瘤组织及正常组织中呈差异表达，而且其在肿瘤组织中的表达水平与肿瘤恶性程度及病人预后存在相关性[5-7]，但其表达水平在胃癌中的相关研究少，临床意义尚不明确。本研究自2019年5―8月利用并深度挖掘Oncomine数据库中有关CDH11基因的相关信息，并利用Kaplan-Meier Plotter（KM plotter）数据库分析其与胃癌预后的关系，以期了解CDH11基因在胃癌中的表达及其与病人预后相关关系，并且为寻找胃癌的治疗靶点提供思路。

1 资料和方法

1.1 Oncomine数据库Oncomine数据库是当前世界上最大的肿瘤基因芯片数据库和数据挖掘平台之一，整合了来自GEO、TCGA以及已发表文献来源的多种数据样本，可以根据个人的需求设定筛选和挖掘数据的条件得到可靠的分析结果。本研究当中，我们设定的筛选条件为：①“Cancer Type：Gastric cancer”；②“Gene：CDH11”；③“Analysis Type：Cancer vs Normal Analysis”；④“Data Type：mRNA；⑤临界值设定条件（Pvalue<1E-4，fold change>2，gene rank=top 10%）。

1.2 KM plotter数据库通过KM plotter数据库（http：//kmplot.com/analysis/）的 Gastric Cancer数据集进行病人在线生存分析并绘图得到结果，利用针对CDH11的三个探针进行分析。本研究设定的条件：①“Cancer：Gastric Cancer”；②“Gene symbol：CDH11”；③“Affy ID：207172_s_at、207173_x_at和236179_at”；④“Survival：overallsurvival（ OS）”；⑤“Stage：all”；⑥“Lauren classification：all”。以生存曲线图的形式展现基因表达水平与病人预后的关系。

1.3 统计学方法本研究中所用统计学分析方法均为数据库内匹配的统计学方法。P<0.05认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 CDH11在常见肿瘤中的表达结果Oncomine数据库中共收集了455项不同类型恶性肿瘤的研究结果，关于CDH11表达差异有统计学意义（P<0.05）的研究结果有66项，其中CDH11表达升高的研究有59项，表达降低的研究有7项。在胃癌中，有8项研究均发现CDH11基因表达上调。见图1。

图1 Oncomine数据库中CDH11在所有肿瘤研究中的表达

2.2 CDH11在胃癌中的表达结果通过进一步分析CDH11在胃癌中的高表达，我们发现，自2000年开始，共有85项研究，8个数据子集涉及了CDH11在胃癌组织和正常组织中的表达检测，共有478个样本，包括了胃癌lauren分型中的肠型、弥漫型及混合型胃癌与正常组织的比较。文章分别发表于Mol Biol Cell[8]，Clin Cancer Res[9]，Nucleic Acids Res[10]，Eur J Cancer[11]，和 Med Oncol[12]。在 Oncomine 数据库中对这8个数据子集进行Meta分析发现，与对照组相比，CDH11基因在所有差异表达基因中其中位数值排名为65，P<0.001，提示CDH11在胃癌中高表达。见图2，表1。

图2 CDH11在Oncomine数据库中胃癌中表达情况：1～8分别表示8个数据子集结果，颜色越深表示CDH11基因在该芯片中表达越高

表1 CDH11基因在8个数据子集中的高表达情况

2.3 CDH11在不同的胃癌研究芯片中的表达差异Oncomine数据库中，以箱线图的形式分析CDH11在不同的胃癌研究芯片中的表达，分别在Wang 等[12]、Cui等[10]、DErrico等[11]、Chen 等[8]和 Cho等[9]这5项研究，8个研究数据子集中，CDH11在胃癌组的表达量均高于正常组，差异有统计学意义（均P<0.001）。

2.4 CDH11与胃癌病人预后的关系为进一步探究CDH11与胃癌病人预后生存的关系，我们在KM plotter数据库对符合要求的876个样本进行生存预后分析，结果显示，在3个针对CDH11基因的不同探针（207172_s_at、207173_x_at和 236179_at）中，CDH11表达水平对病人的总生存时间均差异有统计学意义（P<0.001）。与低表达组相比，CDH11高表达组胃癌病人的总生存时间明显降低（图3）。

图3 Kaplan-Meier Plotter数据库中，CDH11表达水平与胃癌病人预后之间的关系：A为针对CDH11基因的236179_at探针；B为针对CDH11基因的207172_s_at探针；C为针对CDH11基因的207173_x_at探针

3 讨论

Oncomine是目前世界上最大的癌基因芯片数据库和整合数据挖掘平台，旨在挖掘癌症的基因信息[13]。该数据库整合了来自GEO、TCGA和各种已发表文献的数据文献并提供在线分析工具以解读这些高质量标准的肿瘤组织芯片差异，同时也拥有全面的癌症突变谱、基因表达数据及相关临床信息，对发现新的生物标记物或新的治疗靶点有重要作用。KM plotter数据库是一个专门用来分析基因在肿瘤的预后评判价值的数据库，目前收录了各基因在胃癌、肺癌、乳腺癌、卵巢癌四种癌症的预后判断的数据。本研究通过oncomine数据库发现CDH11在胃癌组织中高表达，进一步通过KM plotter数据库研究发现CDH11高表达与胃癌的预后显著相关。

目前一致认为细胞黏附分子有五大类型，它们分别是钙黏附分子（Cadherin）、选择素、整合素、黏蛋白样家族、免疫球蛋白超家族，虽然在功能上它们略有差异，但当某些关键基因出现突变导致其黏附作用出现异常时，就会出现细胞的异常聚集、侵袭及转移，最终导致并促进恶性肿瘤的形成及转移。人CDH11基因位于16q21，含有18个外显子，编码的CDH11蛋白介导钙依赖性细胞-细胞的黏附。CDH11蛋白是Ⅱ型钙黏附分子蛋白家族的一员，其结构包括胞外结构域、跨膜区、胞内结构域及N端的信号序列。CDH11在多种恶性肿瘤细胞中高表达，并且表达情况与肿瘤的恶性程度及预后有关。Pishvaian等[14]发现CDH11与乳腺癌细胞恶性程度呈正相关，表达越高，乳腺癌细胞转移侵袭能力越高，并推论其可以作为乳腺癌恶性程度的分子标志物。Li等[15]的研究结果提示HOXC8通过上调CDH11的表达促进乳腺癌的侵袭转移，CDH11在乳腺癌中高表达，进一步的生存分析提示CDH11高表达与预后不良密切相关，提示在乳腺癌中CDH11有强的致癌功能。在口腔鳞癌的研究中发现，CDH11可能通过MAPK及PI3K/Akt信号通路，从而影响肿瘤的淋巴转移，在分期较晚的病人及淋巴转移的病人中CDH11表达明显升高，CDH11的表达可能作为肿瘤进展及转移的一个预测因素[16]。

我们通过Oncomine数据库的研究，同样发现CDH11在多种恶性肿瘤中表达增高。首先通过Oncomine数据库挖掘CDH11基因在食管癌、结直肠癌、乳腺癌等常见肿瘤表达信息，结果发现，在有统计学差异的66项研究中，59项研究表明CDH11在常见肿瘤中处于高表达状态。进一步利用Oncomine数据库分析了胃癌芯片检测结果，同样表明在478例的胃癌标本中，CDH11在胃癌组织中呈高表达。为了进一步明确CDH11与胃癌病人的总生存期之间的关系，我们在The KaplanMeier Plotter数据库中选取了关于CDH11的三个不同探针（207172_s_at、207173_x_at和236179_at），对876个胃癌病人进行CDH11表达量与病人的预后生存（OS）分析。结果显示，CDH11的表达量与胃癌总体预后水平明确相关，CDH11高表达病人的总生存时间显著降低。由于综合了多个高质量的研究样本，我们的研究样本足够大，增加了研究结论的可信度。

综上，CDH11可能作为一种潜在的肿瘤标记物，其可以促进胃癌的发生发展，异常增高的CDH11蛋白提示病人预后差，可作为胃癌病人预后不良的指标，但具体机制有待进一步研究。在临床上是否能作为胃癌早期诊断或判断预后不良的指标，以及是否可以作为胃癌的分子靶向治疗的相关靶点，为临床治疗提供一定的理论依据，需要我们进一步的探索。