基于生物信息学分析受体酪氨酸磷酸酶U对胃癌免疫微环境的影响

宋坤，林云霄，葛祖荫，王天工，邱江峰，郝敬铎

受体酪氨酸磷酸酶U（Proteintyrosinephospha tasereceptor U，PTPRU）是蛋白酪氨酸磷酸酶（Proteintyrosinephosphatases，PTP）家族的成员之一，在多种癌症的发生和发展中起着重要作用，主要表现为抑制肿瘤生长[1-4]。PTPRU 属于PTP 蛋白家族中的R2B 型跨膜受体蛋白成员之一[5]。既往研究认为PTPRU 的胞内区域靠近细胞膜能够与-catenin 结合，从而使-catenin 上的654 位酪氨酸残基去磷酸化。这促进了-catenin 与E-cadherin 在细胞膜上形成复合物，增强细胞黏附能力，抑制肿瘤细胞的增殖和存活[6]。但也有研究发现，细胞内外R2B 蛋白被蛋白酶分解后会产生致癌的蛋白片段[7]。人表皮生长因子受体2（HER-2）基因与肿瘤发展密切相关。在某些肿瘤中，如乳腺癌和胃癌等，HER-2 基因异常表达或过度表达，这可能引发异常的细胞增殖和肿瘤的发展[8]。HER-2 阳性肿瘤通常具有侵袭性和较差的预后。肿瘤免疫微环境是指在肿瘤周围形成的一个复杂的细胞和分子网络，涉及到肿瘤细胞、免疫细胞、间质细胞和血管等多种组成部分[9]。免疫微环境对于肿瘤的发展和治疗起着重要的影响。基于此，本研究分析TCGA 数据库中胃癌数据集，探讨PTPRU 对胃癌免疫微环境的影响，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 数据来源 从TCGA数据库（https://www.cancer.gov/ccg/research/genome-sequencing/tcga）中获取胃腺癌的RNA-seq 数据集用于基因表达分析、肿瘤免疫浸润分析。

1.2 差异表达基因分析 从TCGA 数据库下载胃腺癌的RNA-seq 数据和相应的注释文件。通过R语言“Limma”包[10]得到胃腺癌中33 对配对样本之间的差异表达基因分析。截断标准为虚假发现率（FDR）校正后P ＜0.01 和差异表达倍数logFC ＞2，验证差异分析中的具有差异表达的基因。

1.3 肿瘤免疫微环境 肿瘤免疫微环境中的免疫细胞浸润深度估算采用CIBERSORT算法进行估算（R script v1.03，Aaron M，Newman，Stanford University），不同浸润细胞的信号签名矩阵文件LM22 下载自CIBERSORT 官网（http://CIBERSORT.stanford.edu/）。运算时RNA-seq 输入矩阵数据形式已被调整为log2（TPM+1）。

1.4 统计方法 采用R统计软件（V4.3.0）在Rstudio（2023.06.1 Build 524）环境中完成数据统计。P ＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 差异基因分析 通过整理TCGA 数据库胃腺癌数据集，在33 对胃癌患者的癌与癌旁组织的RNA-seq 测序数据中发现，PTPRU 与基因表达量较癌旁配对组织升高（logFC=4.66，P ＜0.05），见封三图4 A；同时ERBB2 基因在胃癌组织中较癌旁组织表达升高（logFC=3.85，P ＜0.05），见封三图4 B。相关性分析显示，胃癌组织中PTPRU 与ERBB2 呈正相关（r=0.55，P ＜0.05），见封三图4C。通过GeneMANIA 数据库分析发现，PTPRU 与ERBB2 也具有较高的相关性，见封三图4D。

图4 基于TCGA数据库中胃腺癌的RNA-seq数据集

2.2 免疫浸润分析 采用CIBERSORT 算法对RNA-seq 数据进行免疫浸润分析得到22 个免疫细胞浸润深度结果，结果显示胃癌与癌旁组织的免疫细胞浸润存在差异，见图1A。相较于癌旁组织，胃癌组织中B 细胞的浸润深度升高（logFC=3.14，P ＜0.05），辅助性T 细胞的浸润深度升高（logFC=2.54，P＜0.05），T细胞调节细胞的浸润深度升高（logFC=3.66，P＜0.05），单核细胞的浸润深度下降（logFC=2.60，P＜0.05），见图1B。

图1 采用CIBERSORT 算法对RNA-seq 数据进行免疫浸润分析

3 讨论

本研究通过整理TCGA中胃癌数据发现，在配对样本中，胃癌中PTPRU与ERBB2 基因表达均较癌旁组织升高，且两者表达具有较高的相关性。虽然通常认为PTPRU起到抑癌基因的作用[6]，但也有研究证实在胃癌中敲低PTPRU表达反而能够抑制胃癌的发生发展[11]，这表明在胃癌中PTPRU基因反而起到了促癌作用，这也解释了为何本研究中发现胃癌中PTPRU表达出现升高。HER-2 可通过Ras/Raf/MAPK、PI3K/Akt 等通路抑制细胞凋亡途径、促进细胞增殖从而起到促癌的作用[8]。HER-2 基因在胃癌中同样也起到了促癌的作用，有研究证实HER-2 阳性胃癌患者的预后更差[12]。同时，本研究相关性分析结果显示PTPRU 的升高与HER-2 表达升高具有较高的相关性，GeneMANIA 数据库也显示PTPRU 与ERBB2 无论在生物学互作与物理互作上均有较强的相关性。所以，推测在胃癌中PTPRU很可能促进HER-2 基因表达升高进而起到促进肿瘤发生发展的作用。

本研究使用CIBERSORT 算法估算了胃癌与癌旁组织的免疫微环境，在22 个微环中免疫细胞中，发现其中6 个免疫细胞具有较大的差异。其中B 细胞在胃癌中的浸润深度升高。B 细胞具有促炎能力，在肿瘤中通常扮演抑癌的作用；但也有研究发现，B 细胞浸润与肿瘤的不良预后有关[13]。B 细胞可以通过多种途径抑制抗肿瘤免疫细胞的活性，起到促进肿瘤发生发展的作用。本研究中，B 细胞在胃癌组织中浸润深度升高，但具体作用仍然未知。胃癌组织中T 细胞调节细胞的浸润深度升高，T细胞调节细胞是一群具有免疫抑制作用的细胞，能抑制免疫细胞的抗肿瘤作用，推测T 细胞调节细胞在胃癌中浸润深度升高，抑制了免疫细胞的抑癌功能，进而起到了促进胃癌的发生发展的作用。单核细胞来源于骨髓，可以进一步分化为巨噬细胞或树突状细胞，并参与免疫调节和抗肿瘤免疫应答，也在肿瘤免疫微环境中发挥重要作用。本研究观察到胃癌样本中的单核细胞浸润深度明显下降，猜测由于单核细胞的下降，同样抑制了胃癌组织中的免疫监视作用并促进了胃癌的发生发展。

利益冲突 所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明 宋坤：实验操作、论文撰写；林云霄、葛祖荫、王天工：数据整理、统计学分析；邱江峰：研究指导；郝敬铎：论文修改、经费支持