基于TCGA数据库研究GTP酶免疫相关蛋白8在肺腺癌中的表达及与预后的关系△

刘翼，吴强，张晓明，曾薇

1深圳大学总医院胸心外科，广东 深圳 518055

2新疆医科大学附属肿瘤医院胸外二科，乌鲁木齐 830011

3南方医科大学南方医院肿瘤科，广州 510515

肺癌是常见的恶性肿瘤，发病率和病死率均居所有恶性肿瘤首位[1]。早期非小细胞肺癌患者由于诊断方法的局限且缺乏特异性症状，诊断较为困难，当患者出现临床症状就诊时多数已处于肿瘤晚期，不适合进行手术切除，5年生存率不足20%[2]。因此，确定与肺癌发生、发展相关的分子靶点具有重要意义。GTP酶免疫相关蛋白（GTPase of immunity-associated protein，GIMAP）广泛存在于各种动植物细胞以及某些细菌中，与免疫系统紧密联系。目前发现的7种人源GIMAP家族基因均分布于染色体7q36.1，其编码相对分子量为33 000～75 000的蛋白质[3]。GIMAP蛋白家族在淋巴细胞相关疾病中发挥重要作用，其机制是GIMAP蛋白家族对淋巴细胞成熟、凋亡等生物学过程的调控[4]。GIMAP8是GIMAP家族成员之一，研究发现GIMAP8mRNA在子宫内膜癌[5]、乳腺癌[6]等多种恶性肿瘤中异常表达，并且与患者预后密切相关，提示GIMAP8可作为潜在的预后预测因子。然而，GIMAP8在肺腺癌中的表达及意义未见相关报道。本研究通过对癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas，TCGA）数据库中2021年5月30日之前纳入的肺腺癌表达谱数据及患者临床资料进行分析，探讨GIMAP8在肺腺癌中的表达情况及其与肺腺癌患者临床特征、预后的关系，并分析GIMAP8在肺腺癌中可能参与的信号通路，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 资料收集

从 TCGA 官方网站（https：//portal.gdc.cancer.gov/）下载肺腺癌的表达谱数据及患者临床资料。其中，基因表达谱数据包括肺腺癌组织样本497例，正常肺组织样本59例，具有相关临床特征资料的样本385例。整理RNASeq样本，删除临床资料中失访及信息不完整的病例。提取GIMAP8单基因样本及相对应的临床资料样本，分析GIMAP8在肺腺癌和正常肺组织中的表达差异。

1.2 研究方法

1.2.1 GIMAP8表达与肺腺癌患者临床特征及预后的关系及验证 从385例临床样本中选取性别、年龄、T分期、N分期、M分期、美国癌症联合委员会（American Joint Committee on Cancer，AJCC）分期作为肺腺癌临床特征指标，去除临床特征缺失或者不完全的病例69例，以GIMAP8在肺腺癌组织中表达水平的中位数（3.217）为界限，将肺腺癌患者分为GIMAP8高表达组（142例）和GIMAP8低表达组（174例），比较两组患者临床特征的差异。利用单因素及多因素Cox模型分析各临床特征与肺腺癌患者预后的关系。分析GIMAP8高表达组、低表达组患者总生存期（overall survival，OS）的差异；利用Kaplan-Meier Plotter在线数据库对肺腺癌数据集进行生存分析，进一步验证GIMAP8的预后价值。

1.2.2 基因集富集分析（gene set enrichment analysis，GSEA） 采用GSEA 4.1.0软件分析影响GIMAP8表达的通路。选用GSEA中C2.cp.kegg.V7.4.symbols.gmt规范化基因集，运用缺省加权富集统计方法，每次分析对基因组进行1000次排列。

1.3 统计学分析

采用SPSS 25.0软件进行统计学分析，计量资料以均数±标准差（±s）表示，组间比较采用t检验；计数资料以例数表示，组间比较采用χ2检验；影响因素分析采用单因素及多因素Cox比例风险回归模型；采用Kaplan-Meier法绘制生存曲线，生存情况比较采用Log-rank检验；以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 肺腺癌组织、正常肺组织中GIMAP8表达水平的比较

GIMAP8在497例肺腺癌组织中的表达水平为（4.145±3.174），明显低于59例正常肺组织的（20.916±9.429），差异有统计学意义（P＜0.01）。在52对配对样本中，肺腺癌组织中GIMAP8表达水平为（4.792±3.563），明显低于正常肺组织的（21.048±9.546），差异有统计学意义（P＜0.01）。

2.2 肺腺癌组织中GIMAP8表达情况与患者临床特征的关系

不同年龄、性别、临床分期、T分期、M分期、N分期肺腺癌患者的肺腺癌组织中GIMAP8表达情况比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。（表1）

表1 不同临床特征肺腺癌患者的肺腺癌组织中GIMAP8表达情况的比较

2.3 肺腺癌患者预后影响因素的单因素及多因素分析

对预后的影响因素进行Cox回归分析，单因素Cox回归分析结果显示，临床分期、T分期、N分期均可以作为肺腺癌潜在的预后因素（P＜0.01）；多因素Cox回归分析结果显示，临床分期（HR=1.923，95%CI：1.209～3.057，P＜0.01）为肺腺癌患者预后的独立影响因素。（表2）

表2 肺腺癌患者预后影响因素的单因素和多因素Cox回归分析

2.4 GIMAP8表达与肺腺癌患者生存情况的关系

TCGA数据库中GIMAP8低表达肺腺癌患者中位OS明显短于GIMAP8高表达患者（P＜0.01）（图1）。Kaplan-Meier Plotter在线数据库分析结果表明，GIMAP8低表达肺腺癌患者中位OS明显短于GIMAP8高表达患者（HR=1.923，95%CI：1.209～3.057，P＜0.01）（图2）。

图1 TCGA数据库中GIMAP8高表达（n=142）与低表达（n=174）肺腺癌患者的生存曲线

图2 Kaplan-Meier Plotter在线数据库中GIMAP8高表达（n=932）与低表达（n=948）肺腺癌患者的生存曲线

2.5 GIMAP8基因相关信号通路

GIMAP8基因低表达样本主要富集在氧化磷酸化、嘧啶代谢、RNA聚合酶、基底切除修复、蛋白酶体以及乙醛酸和二羧酸代谢等信号通路中。（表3）

表3 GIMAP8的功能富集分析

3 讨论

肺腺癌是非小细胞肺癌中发生率最高的一类，占40%以上，并有升高的趋势[6]。由于缺乏早期临床症状，部分肺腺癌患者确诊时已处于晚期，治疗效果及预后均较差。发现新的分子标志物能够对肺癌的诊断及治疗提供理论依据，意义重大。

GIMAP基因位于染色体7q35-7q36.1区域，编码一个主要在免疫系统中表达的蛋白质家族。GIMAP基因能够促进免疫功能，如胸腺细胞发育、外周血淋巴细胞凋亡和T细胞分化。当这些基因改变时可导致与免疫相关的疾病发生，如T淋巴细胞减少、急性髓系白血病和自身免疫性疾病[7-9]。研究表明，GIMAP在不同肿瘤组织和细胞系中低表达，因此，GIMAP除了参与免疫系统的调节外，还可能作为抑癌基因发挥作用[10-12]。有文献报道，GIMAP4可促进细胞凋亡[13]，而GIMAP6在自噬过程中发挥重要作用[14]。一项关于肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）的研究中，Huang等[15]发现，与配对的非肿瘤组织样本和健康受试者血液样本相比，HCC肿瘤样本和HCC患者血液样本中GIMAP5、GIMAP6mRNA表达显著下调。Mégarbané等[16]对18例健康女性、16例导管原位癌女性患者、13例三阴性乳腺癌女性患者和15例人表皮生长因子受体2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）阳性乳腺癌女性患者的GIMAPmRNA表达进行检测，结果显示，乳腺癌患者GIMAP4、GIMAP6、GIMAP7、GIMAP8mRNA 水平均较健康女性显著降低，并提示这些基因可能通过抑制细胞增殖、促进细胞凋亡或控制细胞周期发挥乳腺癌抑制基因的作用。Krücken等[17]研究表明，GIMAP8定位于内质网、高尔基体和线粒体，GIMAP8mRNA在胸腺组织中高表达，在心脏、皮肤和肺组织中低表达[17-19]。GIMAP8具有独特结构，因其具有3个GTP结合域，表明它可能发挥不同于其他GIMAP家族成员的作用。GIMAP8不同GTP结合域之间保守序列的差异可能对GIMAP8的整体功能也很重要。本研究采用TCGA数据库分析正常肺组织与肺腺癌组织中GIMAP8表达差异，并分析其与临床特征和预后的关系，研究发现，肺腺癌组织中GIMAP8表达水平明显低于正常肺组织（P＜0.01）；不同年龄、性别、临床分期、T分期、M分期、N分期肺腺癌患者的肺腺癌组织中GIMAP8表达情况比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）；GIMAP8低表达肺腺癌患者中位OS明显短于GIMAP8高表达患者（P＜0.01）；多因素Cox回归分析结果显示，临床分期（HR=1.923，95%CI：1.209～3.057，P＜0.01）为肺腺癌患者预后的独立影响因素。本研究利用GSEA方法预测GIMAP8可能的调控信号通路，发现GIMAP8基因低表达样本主要富集在氧化磷酸化、嘧啶代谢、RNA聚合酶、基底切除修复、蛋白酶体以及乙醛酸和二羧酸代谢等信号通路中。

综上所述，肺腺癌组织中GIMAP8低表达，且与预后有关，可能是肺腺癌诊断和治疗的潜在生物标志物。本研究利用TCGA数据库中肺腺癌的测序数据，纳入大量样本，临床资料相对完整，为研究GIMAP8在肺腺癌中的作用机制提供依据。在后续的研究中，课题组将采用聚合酶链反应、蛋白质印迹法（Western blot）和免疫组化法验证GIMAP8的表达情况，并进一步检测肺腺癌患者GIMAP8在免疫治疗、靶向治疗等中是否会发生变化，研究其作用机制，为肺腺癌的靶向治疗提供新思路。