PCDHA1基因在乳腺癌患者的表达及相关性分析

李回梦,高伟微,孙锡强

(云南省滇南中心医院/红河州第一人民医院 1.甲状腺乳腺外科 2.风湿免疫科 3.肝胆外科,云南 蒙自 661100)

新近的癌症统计数据显示,乳腺癌新发病例数位居首位,已经成为全球第一大癌症[1]。此外,乳腺癌发病率逐年上升,严重威胁着女性健康[2,3],造成巨大的经济负担。随着二代测序(Next-Generation Sequencing,NGS)的广泛应用,诸如乳腺癌易感基因(Breast Cancer Susceptibility Genes,BRCA)1/2基因检测等,已经用于指导药物应用[1,4]。然而耐药及肿瘤复发转移仍是乳腺癌治疗中的难点,为乳腺癌的治疗寻找新的治疗靶点及预后评估标志物是众多研究者的研究目标。PCDHA1(protocadherin alpha 1)即原钙粘蛋白α1,这个基因属于protocadherinα基因簇,三种相关基因簇衔接着与5号染色体上,展示一个不同寻常的类似于b细胞和t细胞受体基因集群的基因组组织[5]。目前对于PCDHA1基因在癌症中的研究十分有限。

本文应用生物信息学方法分析原钙粘蛋白α1(protocadherin alpha 1,PCDHA1)在乳腺癌中的表达及其与临床指标的相关性,以期为PCDHA1成为乳腺癌预后标志提供一定的依据,现报道如下。

1 材料与方法

1.1 数据下载

PCDHA1基因表达及临床信息数据于2021年1月13日下载自TCGA(The Cancer Genome Atlas,癌症基因组图谱)数据库。

1.2 数据整理

数据下载后使用Perl(5.28.1)及R(4.0.3)软件处理数据,提取基因表达数据及临床数据。共得到癌旁正常乳腺组织基因表达数据113例,癌组织表达数据1109例,乳腺癌患者临床数据1109例,根据分析目的删除相关临床信息不完善的临床数据。

1.3 乳腺癌类别

根据雌激素受体(Estrogen Receptor,ER)、孕激素受体(Progesterone Receptor,PR)、HER2受体情况,定义为:ER和/或PR 阳性即为激素受体(Hormone Receptor,HR)阳性(HR+),ER和PR 阴性即为激素受体阴性(HR-),HR-及HER2-为三阴性(Triple-Negative Breast Cancer,TNBC)。

1.4 统计学方法

分析中使用中位值界定基因表达高低;使用R(4.0.3)软件进行差异分析及生存分析,差异分析时使用Wilcox test及kruskal test,生存分析使用Kaplan-Meier和Log-rank检验法;单因素、多因素分析使用COX回归模型。P<0.05时认为差异具有统计学意义。

2 分析结果

2.1 PCDHA1在乳腺癌中的表达量高于癌旁正常组织

通过对TCGA数据库中检索到的113例癌旁正常组织及1109例癌组织中的PCDHA1的表达量进行差异分析,经分析比较,PCDHA1在癌旁组织中(中位值0.345)表达较癌组织中(中位值0.615)低,P<0.05,差异具有统计学意义,见图1。

图1 PCDHA1在乳腺癌癌旁组织中和癌组织中的表达

通过对来源于同一患者的癌旁组织和癌组织中PCDHA1的表达水平进行差异分析,结果同样显示PCDHA1在癌组织中表达量较高,P<0.05,差异具有统计学意义,见图2。

图2 来源于同一患者的癌组织与癌旁组织PCDHA1表达量比较

2.2 PCDHA1在乳腺癌中高表达预示预后不佳

结合临床生存数据,以中位值定义PCDHA1表达量高低,经Kaplan-Meier生存分析,结果显示PCDHA1高表达与预后不良有关,见图3。

图3 PCDHA1高表达与低表达的预后比较

图4 不同分型乳腺癌中PCDHA1表达无明显差异

图5 不同淋巴结状态乳腺癌中PCDHA1表达具有统计学差异

图6 不同临床分期乳腺癌中PCDHA1表达无统计学差异

2.3 PCDHA1与不同临床指标的相关性

在不同分型、临床分期、淋巴结状态间的PCDHA1表达量差异分析显示,PCDHA1在不同分型、临床分期间表达无差异,在不同淋巴结状态中表达水平不同,差异具有统计学意义,P<0.05。

2.4 单因素和多因素COX分析显示PCDHA1可作为乳腺癌患者预后标志物之一

将PCDHA1基因表达量与常见临床指标如年龄、绝经状态、分子分型等进行单因素及多因素COX分析结果显示PCDHA1可作为乳腺癌患者独立预后标志物之一,见表1。

表1 PCDHA1表达与乳腺癌患者OS相关性的单因素分析和多因素分析

3 讨论

由于新发病例数的快速增加,乳腺癌造成的巨大经济负担日益加重[6]。虽然PD-1/PD-L1、CDK4/6抑制剂、他莫昔芬、芳香化酶抑制剂、ADC药物、TKI药物等已经大量应用于临床治疗,并且取得了显著疗效,乳腺癌患者生存时间的到显著延长。然而由于药物抵抗等原因,仍有大量的乳腺癌患者死亡[7]。寻找新的预后标志物可能为临床评估乳腺患者预后及治疗提供新的依据。本研究通过对TCGA数据库中PCDHA1在乳腺癌组织及癌旁正常组织的表达水平进行差异分析,并结合临床数据分析PCDHA1表达水平与临床分期、淋巴结状态、分型、预后的关系,本文的研究发现,PCDHA1在乳腺癌组织中表达量明显高于癌旁正常乳腺组织,其表达水平与淋巴结转移状态有关,而与乳腺癌分型及临床分期无关。生存分析的结果显示在乳腺癌患者中PCDHA1高表达的患者预后较差。单因素及多因素COX分析提示PCDHA1与年龄、远处转移(M分期)可一同作为评估乳腺癌患者预后的独立因素[5]。

本研究结果显示PCDHA1可作为乳腺癌预后标志物之一。Zhang等[8]的基于探索乳腺癌的潜在调控机制,识别乳腺癌的免疫原性预后标志物的研究显示,ADAMTS8、IFNG、XG、APOA5、SIAH2、C2CD2、STAR、CAMP、CDH19、NTSR1、PCDHA1、AMELX、FREM1、CLEC10A、CD1B、CD6和LTA这17个基因可以作为乳腺癌的预后生物标志物。这与本文的研究结论相同,PCDHA1可作为乳腺癌预后生物标志物之一。Ademuyiwa等[9]的研究显示,在多西紫杉醇联合卡铂治疗三阴性乳腺癌获得病理完全缓解(pCR)的患者中EGFR、RB1、RAD51AP2、SDK2、L1CAM、KPRP、PCDHA1、CACNA1S、CFAP58、COL22A1和COL4A5突变被频繁观察到;PCDHA1可作为预测TNBC患者病理反应和治疗疗效的潜在生物标志物。Du等[10]对环磷酰胺(Cytoxan)反应相关基因进行探索,基于风险评分模型,进一步筛选出与BRCA患者预后相关的10个基因,包括PCDHB2、GRIK2、FRMD7、CCSER1、PCDHGA1、PCDHA1、LRRC37A6P、PCDHGA12、ZNF486、PCDHGB5;其中,PCDHA1表达在细胞和患者样本中得到验证;多因素Cox回归分析证实风险评分为独立因素。以上的研究显示了本文的研究同此前研究的一致性。在此基础上本文对PCDHA1以中位值定义高低表达,研究发现PCDHA1高标的乳腺癌患者预后不良,本文进一步分析了PCHDA1与常见乳腺癌临床指标的相关性,经分析发现PCDHA1表达与临床分期、不同分型无关,而与不同淋巴结状态有关。

与患有乳腺癌的非肥胖女性相比,尽管进行了适当的局部和全身治疗,但患有乳腺癌的肥胖女性的无病生存率和总体生存率更差;肥胖乳腺癌患者通常会经历更多与手术、放疗和化疗相关的并发症,此外,与正常体重的女性相比,肥胖患者局部复发的风险更高[11]。Barbitoff等[12]进行的外显子组测序分析提示PCDHA1 rs34042554位点的变异与肥胖相关。这为PCDHA1作为乳腺癌预后标志物提供了进一步的依据,PCDHA1突变可能导致肥胖发生,而肥胖乳腺癌患者通常预后不佳,提示本文PCDHA1可能参与了乳腺癌病程进展的过程,是影响乳腺癌患者预后的重要因素之一。

Srivastava等[13]的研究显示CDH18、FGA、EDNBR、GATA2、MAPK9、BCAR1、FRK、F11、PCDHA1和ST8SIA4在高海拔静脉血栓栓塞中表达上调;PCDHA1的差异表达可能是高海拔静脉血栓易感性的决定因素。活动性癌症无疑是静脉血栓栓塞的重要危险因素,对于进行重大骨科或癌症手术的患者,药物静脉血栓栓塞预防通常是必要的[14]。进行PCDHA1表达评估或许有助于辅助评估高海拔地区乳腺癌患者静脉血栓栓塞发生风险,避免静脉血栓栓塞造成的不良后果。

在除乳腺癌以外的癌症中,PCDHA1也被观察到与癌症息息相关。Cook等[15]对前列腺癌进行了全基因组关联研究(GWAS),结果显示PCDHA1位点变异与前列腺癌关联密切。Ono 等[16]发现HOTAIR缺失导致ASTN1、PCDHA1等细胞粘附相关基因和MUC5AC等黏液生成相关基因表达上调,NTM、PTK2B等神经元生长和信号转导相关基因表达下调,PCDHA1在非小细胞肺癌中可能起到关键作用。

本研究通过分析PCDHA1表达与临床预后及常见临床指标的相关性表明PCDHA1可作为乳腺癌预后标志物之一,但由于研究的有限性,未能对PCDHA1在乳腺癌中的功能及相应机制进行研究,在后续研究中应进一步探讨PCDHA1的功能和作用机制。