PRAS40mRNA高表达对乳腺癌的诊断及预后评估的价值分析

何崇武 邹 俊 陈 婧 吴玉萍 李江龙 万向华 余腾骅

世界卫生组织数据表明：2020年全球乳腺癌新发病例高达226万例，中国的乳腺癌新发病例数为42万[1]，乳腺癌已成为严重威胁女性生命健康及生活质量的第一大癌症。目前，乳腺癌的早期诊断仍主要是通过定期的乳腺钼靶及彩超体检来实现，但乳腺钼靶放射影像对乳腺癌敏感度：88.6%，特异度：71%[2]。彩超对乳腺癌敏感度：87%，特异度：80%[3]。乳腺癌患者的预后及生存与早期发现关系密切。一项英国随访数据显示，乳腺癌3年生存率分别为Ⅰ期99.3%，Ⅱ期92.4%，Ⅲ期70.2%，Ⅳ期27.4%[4]。Ⅲ期与Ⅳ期患者生存率较Ⅰ期与Ⅱ期明显下降。因此，为提高乳腺癌患者的早期诊断率及促进患者康复及提高生活质量， 寻找新的敏感生物标志物尤为重要。

PRAS40 也称为AKT1S1(AKT 丝氨酸/苏氨酸激酶 1 底物 1)最初被鉴定为 14-3-3 结合蛋白，PRAS40在N端区域有两个富含脯氨酸的片段[5]。PRAS40会在细胞核和细胞质之间进行转换。在细胞核中，PRAS40与PRL11(核糖体蛋白 L11)形成核特异性复合物。在细胞质中，PRAS40与mTORC1的相互作用，并负调节mTORC1信号传导[6-7]。虽然PRAS40在头颈鳞状细胞癌、肝癌等多种疾病中已有报道[8-9]，但是PRAS40mRNA与乳腺癌临床特征相关关系仍值得探讨。

1 材料与方法

1.1 TCGA数据中的基因表达和临床特征

相关的数据从TCGA(the cancer genome atlas) 公共数据中获取，并不需要经过伦理委员会批准。所有基因表达数据及相关临床病理信息均从TCGA官网(https://portal.gdc.cancer.gov/)通过TCGAbiolinks包下载获取。收集PRAS40mRNA表达数据、临床病理数据及其他相关信息。

1.2 统计学分析

所有统计分析均由R软件(4.0.3)进行。ROC曲线是使用pROC程序包生成的。应用卡方检验分析了临床特征与PRAS40 mRNA表达之间的相关性。单因素和多因素Cox分析用于分析PRAS40 mRNA高表达的预后价值。P<0.05被认为具有统计学意义。

2 结果

2.1 患者基线特征情况

从TCGA数据库下载浸润性乳腺癌1109个原发肿瘤和113个正常样本的临床和基因表达数据，包括患者的年龄、种族、分级、分期、远处转移、生存状态、肿瘤大小和淋巴结数目分期、ER、PR状态等。

2.2 乳腺癌患者PRAS40高表达情况

分析TCGA数据中PRAS40转录组表达水平。发现乳腺癌肿瘤组织标本PRAS40mRNA表达水平显著高于正常组织样本(P<0.001)(图1a)。而在配对的标本检测中，肿瘤组织样本的PRAS40mRNA表达水平明显高于正常组织(P<0.001)(图1b)。根据T分期、临床分期、远处转移、组织学类型等临床指标与PRAS40mRNA表达水平进行分析。T3/T4分期的患者表达水平高于T1/T2分期(P<0.05)；浸润性癌的患者表达水平高于浸润性小叶癌(P<0.01)；StageⅠ/Ⅱ分期的患者相较于StageⅢ/Ⅳ期患者表达水平低(P<0.05)。但是不同N分期及M分期患者PRAS40mRNA表达水平未见明显统计学差异。

注：a为在乳腺癌肿瘤组织与正常组织中PRAS40mRNA的表达；b为在配对的肿瘤组织样本与正常组织中PRAS40mRNA的表达。

2.3 乳腺癌患者PRAS40mRNA表达水平的诊断价值

通过PRAS40 mRNA的诊断价值进行分析。结果显示：PRAS40mRNA的诊断价值为：0.849。同样PRAS40对不同分期的诊断价值分析结果显示：对Stage Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及Ⅳ的诊断AUC值分别为：0.837，0.839、0.870、0.931 (图2)。

注：a为正常组织与癌组织PRAS40mRNA表达的ROC曲线，b-e分别是病理分期Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ期的亚组分析。

2.4 PRAS40mRNA表达量与乳腺癌患者临床特征的相关性

研究结果显示：PRAS40mRNA表达水平与种族(P<0.001)、PR状态(P=0.004)、ER状态(P<0.001)、PFI(治疗结束～复发时间)事件数(P=0.034)有明显的相关性(表1)。

2.5 PRAS40mRNA表达值对乳腺癌患者OS是独立的风险预后因素

单因素分析结果显示：肿块直径大、淋巴结转移数目多、病理学分期高及高表达PRAS40mRNA表达是与OS相关的(表2)。多因素结果显示：PRAS40mRNA高表达及病理学分期高是OS的独立预后因素(表2)。

表2 单因素及多因素Cox回归分析PRAS40mRNA与总生存期的相关性

3 讨论

在本研究中，我们的结果证实，乳腺癌组织中PRAS40mRNA的表达高于正常组织。PRAS40mRNA的高表达分别与 病理分期、T分期和组织学分类相关。此外，通过多因素分析，PRAS40mRNA是乳腺癌的独立预后因素。

PRAS40在多种肿瘤中异常表达或高度磷酸化状态[10,11]。PRAS40 首次报道为 AKT 的底物[12]，是 mTORC1 的抑制成分[13]。除了被认为是Akt的底物，PRAS40近来被发现同样是 mTORCl的底物及重要组成物质。被Akt磷酸化和被mTORCl自身磷酸化的 PRAS40既可以使PRAS40从mTORCl裂解，又可以缓解其对mTORCl活性的抑制。可以说PRAS40对PI3K-Akt信号通路的激活是必需的[14]。袁凯等[15]报道将近有40%的HER-2阳性乳腺癌患者曲妥珠单抗耐药与PRAS40 Thr246磷酸化高表达有关。我们的结果显示乳腺癌患者具有更高的 PRAS40 mRNA 表达。ROC 分析显示 PRAS40在诊断乳腺癌良恶性时具有中等诊断价值，说明PRAS40 是1种具有诊断乳腺癌前景的生物标志物。

PRAS40在多种肿瘤中被与差的生存相关[5,9,11]。本研究通过Cox多因素分析，发现PRAS40mRNA表达与较差的总生存率以及较高的病理学分级显着相关。有研究证实PRAS40成为心血管疾病、缺血再灌注损伤、神经退行性疾病、癌症、糖尿病等代谢性疾病的治疗靶点[16]。本研究结果使得PRAS40成为靶点治疗乳腺癌新的分子靶点。

总体而言，我们的研究验证了PRAS40mRNA表达在乳腺癌患者的诊断和预后中的价值。PRAS40是一个可靠的且具有预后价值的生物标记物。但是，本研究仍然有一些限制。首先，我们只进行了生物信息学的数据挖掘，结果应该在临床样本中得到验证或者在其他的数据集中得到进一步的验证。其次，因为本研究主要集中在数据挖掘，只能从数据库中得到PRAS40转录水平的表达情况，并没有从转录后水平也就是蛋白质水平的角度进一步分析，也就是导致了PRAS40在乳腺癌中的具体作用机制不明，这都有待于进一步的研究。