第二军医大学学报  2019, Vol. 40 Issue (5): 547-553   PDF    
C型凝集素结构域家族1成员B在肝细胞癌中的表达及临床意义
汪慧1, 胡亮2, 邹珊珊1, 刘文迪1, 周华邦1, 胡和平1     
1. 海军军医大学(第二军医大学)东方肝胆外科医院肝胆内一科, 上海 200438;
2. 上海药物转化工程技术研究中心, 上海 201203
摘要: 目的 探讨C型凝集素结构域家族1成员B(CLEC1B)在肝细胞癌(HCC)组织中的表达及其与HCC患者临床病理特征和预后的关系。方法 利用基因表达汇编(GEO)数据库检索HCC组织芯片数据(GSE49515、GSE115018)对癌组织及正常对照样本中的基因进行差异表达分析。在肿瘤基因组图谱(TCGA)数据库筛选HCC转录组数据集,分析CLEC1B在HCC中的差异表达。采用基因集富集分析(GSEA)探寻HCC中与CLEC1B相关的信号通路。收集37例HCC患者的癌组织和相应的癌旁组织,采用实时荧光定量PCR法检测CLEC1B mRNA表达,蛋白质印迹分析法检测CLEC1B蛋白表达,并采用χ2检验分析CLEC1B表达与患者临床病理特征的关系,通过Kaplan-Meier法和log-rank检验分析CLEC1B mRNA表达与HCC患者预后的关系;留取37例HCC患者和37名健康志愿者血液标本,用酶联免疫吸附试验检测血浆中CLEC1B水平,通过受试者工作特征(ROC)曲线评估CLEC1B对HCC的诊断价值。结果 CLEC1B在HCC癌组织中低表达,CLEC1B的低表达与HCC患者的肿瘤出血有关(P < 0.01)。血浆中CLEC1B水平可作为诊断HCC的生物标志物,以62.44 ng/mL作为截断值时,CLEC1B的诊断效能最佳(ROC曲线下面积为0.966,灵敏度为92.7%,特异度为91.3%)。高表达CLEC1B的HCC患者总生存期长于低表达CLEC1B的患者,差异有统计学意义(P < 0.01)。在HCC中,CLEC1B基因与ATR通路(ATM and Rad3-related pathway)、细胞周期通路、DNA修复通路、myc信号通路呈现出一致的表达差异趋势。结论 CLEC1B在HCC中低表达并与肿瘤出血有关,CLEC1B低表达的患者预后较差。
关键词: C型凝集素结构域家族1成员B    肝细胞癌    诊断    预后    基因富集    
Expression of C-type lectin domain family 1 member B in hepatocellular carcinoma and its clinical signifcance
WANG Hui1, HU Liang2, ZOU Shan-shan1, LIU Wen-di1, ZHOU Hua-bang1, HU He-ping1     
1. Department of Hepatobiliary Disease(Ⅰ), Eastern Hepatobiliary Surgery Hospital, Naval Medical University(Second Military Medical University), Shanghai 200438, China;
2. Shanghai Engineering Research Center of Pharmaceutical Translation & Shanghai Industrial Technology Institute, Shanghai 201203, China
Supported by Young Scientist Fund of National Natural Science Foundation of China (81502093).
Abstract: Objective To explore the expression of C-type lectin domain 1 member B (CLEC1B) in hepatocellular carcinoma (HCC) tissues and its relationship with the clinicopathological characteristics and prognosis of HCC patients. Methods HCC tissue microarray data (GSE49515, GSE115018) were retrieved from Gene Expression Omnibus (GEO) database to analyze the differential expression of genes between cancer tissues and normal control tissues. HCC transcriptome datasets were screened from The Cancer Genome Atlas (TCGA) database to analyze the differential expression of CLEC1B in HCC tissues. Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) was used to search for the signaling pathways related to CLEC1B in HCC. The cancer tissues and corresponding paracancerous tissues were collected from 37 HCC patients. The expression of CLEC1B mRNA was detected by quantitative real-time PCR, the expression of CLEC1B protein was detected by Western blotting. χ2 test was performed to analyze the relationship between CLEC1B expression and clinicopathological characteristics of HCC patients. Kaplan-Meier method and log-rank test were performed to analyze the relationship between CLEC1B mRNA expression and prognosis of HCC patients. The blood samples were collected from 37 HCC patients and 37 healthy volunteers. The concentration of CLEC1B in plasma was measured by enzyme-linked immunosorbent assay. The diagnostic value of CLEC1B for HCC was evaluated by receiver operating characteristic (ROC) curve. Results The expression of CLEC1B was low in HCC cancer tissues, and the low expression of CLEC1B in HCC tissues was associated with tumor hemorrhage (P < 0.01). The concentration of CLEC1B in plasma could be used as a biomarker for the diagnosis of HCC. The best diagnostic efficiency of CLEC1B was obtained by using 62.44 ng/mL as cut-off value (the area under the ROC curve was 0.966, the sensitivity was 92.7%, and the specificity was 91.3%). The HCC patients with high CLEC1B expression had a longer overall survival than those with low CLEC1B expression, and the difference was significant (P < 0.01). In HCC, CLEC1B gene showed a consistent trend of differential expression with ATM and Rad3-related pathway (ATR pathway), cell cycle pathway, DNA repair pathway and myc signaling pathway. Conclusion The low expression of CLEC1B in HCC is related to tumor hemorrhage, and the prognosis of HCC patients with low expression of CLEC1B is poor.
Key words: C-type lectin domain family 1 member B    hepatocellular carcinoma    diagnosis    prognosis    gene enrichment    

肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是世界上最常见的恶性肿瘤之一,预后不良,是全球癌症死亡的第二大原因[1],据统计,2018年因HCC死亡的人数约占癌症总死亡人数的9.1%[1-2]。尽管医疗技术发展迅速,但HCC仍然没有可治愈的策略。因此,探寻评估HCC进展和预后的特异性标志物具有重要的临床意义。C型凝集素结构域家族1成员B(C-type lectin domain family 1 member B,CLEC1B)又称C型凝集素样受体2(C-type lectin-like receptor 2,CLEC-2),是一种血小板相关分子,该分子由肿瘤周围的活化血小板分泌,并对血小板聚集和肿瘤转移具有抑制作用[3-4]。近年研究发现CLEC1B在HCC中表达下调并能预测患者的临床结局,其可能是程序性细胞死亡蛋白1及其配体(programmed cell death 1/programmed cell death ligand 1,PD-1/PD-L1)免疫疗法的潜在治疗靶标[5-6]。本研究通过生物信息学方法和临床病例资料评估CLEC1B在HCC中的表达变化,分析CLEC1B表达与HCC患者临床病理特征之间的关系,并探讨CLEC1B对HCC的潜在预后意义。

1 材料和方法 1.1 生物信息学分析 1.1.1 基因表达差异分析

利用基因表达汇编(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE49515, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE115018)检索HCC组织芯片数据(GSE49515、GSE115018),对癌组织及正常对照样本中的基因进行差异表达分析。在肿瘤基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库(http://ualcan.path.uab.edu/cgi-bin/TCGAExResultNew2.pl?genenam=CLEC1B&ctype=LIHC)筛选HCC转录组数据集,以获得来自50个非肿瘤肝组织和371个HCC癌组织的RNA测序数据,获取CLEC1B的表达水平和HCC患者的随访信息。

1.1.2 信号通路富集分析

使用基因集富集分析(Gene Set Enrichment Analysis,GSEA)软件(http://software.broadinstitute.org/gsea/index.jsp)探寻HCC中与CLEC1B相关的信号通路。通过排列分析1 000次获得归一化富集分数(normalized enrichment score,NES)。GSEA中显著富集基因组的标准为P<0.05,错误发现率(false discovery rate,FDR)<0.25。

1.2 临床研究 1.2.1 临床资料

收集海军军医大学(第二军医大学)东方肝胆外科医院2014年1月至2015年12月经手术切除治疗的37例HCC患者的癌组织和相应的癌旁组织(距癌组织边缘至少2 cm),保存于液氮中;获取患者外周静脉血样本,分离血浆后置于EP管,保存于-80 ℃冰箱。37例HCC患者中,男28例、女9例,年龄为32~78岁(中位年龄为55岁)。所有入选患者术前均未接受放射治疗或化学治疗。收集患者年龄、性别、甲胎蛋白、乙型肝炎表面抗原、肿瘤大小、肿瘤数量、肿瘤分化程度、TNM分期、血管侵犯和肿瘤出血等资料。以海军军医大学(第二军医大学)东方肝胆外科医院同期37例健康体检者为健康对照组,其中男22例、女15例,年龄为28~77岁(中位年龄为51岁),获取外周静脉血样本并分离血浆。本研究通过海军军医大学(第二军医大学)东方肝胆外科医院临床试验伦理委员会批准,所有研究对象均对研究知情同意,并签署知情同意书。

1.2.2 CLEC1B mRNA检测

采用TRIzol试剂盒(美国Invitrogen公司)提取样本组织的总RNA,使用反转录试剂盒(日本TaKaRa公司)将RNA反转录成cDNA。使用SYBR Premix EX Taq试剂盒(日本TaKaRa公司)进行加样,样品在实时荧光定量PCR仪(美国ABI公司)中进行扩增反应。反应体系为25 µL:SYBR Mix 12.5 µL,上游和下游引物各0.5 µL,cDNA 2.5 µL,RNase Free ddH2O 9 µL。反应条件:95 ℃ 10 min,95 ℃ 15 s,60 ℃ 1 min,连续进行40个循环。引物序列:CLEC1B上游5'-AGC GCA ATT ACC TAC AAG GTG-3',下游5'-CTT CCC ATG TTA AGT TGT GCC T-3';甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)上游5'-GGA GCG AGA TCC CTC CAA AAT-3',下游5'-GGC TGT TGT CAT ACT TCT CAT GG-3'。以GAPDH为内参照,采用2-ΔΔCt法计算产物相对表达量。

1.2.3 CLEC1B蛋白检测

使用总蛋白提取试剂盒(美国Bio-Rad公司)提取组织切片总蛋白,用BCA法测蛋白水平。取50 μg总蛋白,变性后进行十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳,用半干法将电泳产物转移到聚偏氟乙烯膜上,以5%脱脂奶粉封闭(4 ℃封闭2 h),滴加CLEC1B抗体(英国Abcam公司)4 ℃过夜;用TBST洗膜4次,每次10 min,滴加辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgG(英国Abcam公司),37 ℃孵育2 h;用TBST洗膜4次,每次10 min。使用化学发光试剂盒(北京科美东雅生物技术有限公司)进行显色,用凝胶电泳成像分析系统(南京驰顺科技发展有限公司,型号:GIS300)自动成像。以GAPDH为内参照分析CLEC1B蛋白的相对含量。

1.2.4 CLEC1B蛋白水平检测

采用酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)检测血浆中CLEC1B蛋白水平,试剂盒购自南京赛泓瑞生物科技有限公司。在各孔中加入受试者血浆样本、标准品及反应液,应用多功能酶标分析仪(深圳汇松科技发展有限公司,型号:MB-580)检测450 nm波长处光密度值。利用空白孔及标准孔拟合logistic曲线,计算HCC患者血浆中CLEC1B蛋白水平。

1.2.5 随访

采用电话随访的方式对所有患者及家属进行随访,采用门诊随访方式对仍存活患者进行随访。随访截止日期为2019年1月。所有患者均完成随访。

1.3 统计学处理

应用SPSS 22.0软件对数据进行统计分析。服从正态分布的计量资料以x±s表示,两组间的比较采用独立样本t检验或配对t检验;不服从正态分布的计量资料以中位数(下四分位数,上四分位数)表示,两组间的比较采用非参数检验。计数资料的组间比较采用χ2检验。采用受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线评估CLEC1B诊断HCC的价值,以约登指数(约登指数=灵敏度+特异度-1)最大值为截断值。采用Kaplan-Meier法进行生存分析,组间差异的比较采用log-rank检验。检验水准(α)为0.05。

2 结果 2.1 CLEC1B在HCC癌组织中低表达

利用GEO数据库HCC组织芯片数据(GSE49515、GSE115018)获得癌组织和正常对照样本中的差异表达基因,图 1A1B所示分别为来自2个芯片的前20个差异表达基因,可见CLEC1B在HCC癌组织中表达下调。将2个芯片的差异表达基因取交集,结果如图 1C所示。在TCGA数据库中对CLEC1B的表达水平进行检索,结果(图 1D)亦显示CLEC1B在HCC癌组织中的表达下调。为了进一步证明CLEC1B在HCC癌组织中的差异表达,利用实时荧光定量PCR和蛋白质印迹法检测37例HCC患者临床配对样本中CLEC1B的表达,结果(图 1E1F)显示癌组织中CLEC1B mRNA和蛋白表达水平均低于癌旁组织,差异均有统计学意义(P均<0.05)。

图 1 CLEC1B在HCC癌组织中的差异表达 Fig 1 Differential expression of CLEC1B in cancer tissues of HCC patients A: GSE49515 chip analysis of differential expression clustering heat map of HCC in GEO database; B: GSE115018 chip analysis of differential expression clustering heat map of HCC in GEO database; C: Wayne map of chip differential gene results; D: Expression of CLEC1B gene in HCC in TCGA database; E: Quantitative real-time PCR detection of CLEC1B mRNA expression level of 37 HCC patients; F: CLEC1B protein expression of 37 HCC patients by Western blotting. CLEC1B: C-type lectin domain family 1 member B; HCC: Hepatocellular carcinoma; GEO: Gene Expression Omnibus; TCGA: The Cancer Genome Atlas. *P < 0.05

2.2 CLEC1B表达与HCC患者临床病理特征的关系

37例HCC患者中,利用mRNA检测结果取均值,以高于均值为高表达,低于均值为低表达。其中,CLEC1B高表达者16例,低表达者21例。经χ2检验发现,CLEC1B低表达组中存在肿瘤出血的患者比例高于CLEC1B高表达组,差异有统计学意义(P<0.01)。CLEC1B与HCC患者临床病理特征的关系见表 1

表 1 CLEC1B表达与HCC患者临床病理特征的关系 Tab 1 Relationship between CLEC1B expression and clinicopathological characteristics of HCC patients

2.3 CLEC1B诊断HCC的价值

对37例HCC患者血浆中CLEC1B蛋白水平进行ROC曲线分析,见图 2,得出CLEC1B诊断HCC的最佳截断值为62.44 ng/mL(曲线下面积为0.966,95%置信区间:0.957~0.975,P<0.01)。以62.44 ng/mL作为CLEC1B诊断HCC的标准,可达到最佳诊断效能(灵敏度为92.7%,特异度为91.3%)。

图 2 CLEC1B诊断HCC的ROC曲线分析 Fig 2 ROC curve analysis of CLEC1B in diagnosis of HCC CLEC1B: C-type lectin domain family 1 member B; HCC: Hepatocellular carcinoma; ROC: Receiver operating characteristic; AUC: Area under curve; CI: Confidence interval

2.4 CLEC1B与HCC患者预后的关系

采用Kaplan-Meier法分析HCC患者的生存情况,通过log-rank检验分析CLEC1B mRNA表达与HCC患者预后的关系,结果显示CLEC1B高表达组患者的总生存期延长,与CLEC1B低表达组相比差异有统计学意义(P<0.01,图 3)。

图 3 CLEC1B表达与HCC患者预后的关系 Fig 3 Relationship between CLEC1B and prognosis of HCC patients CLEC1B: C-type lectin domain family 1 member B; HCC: Hepatocellular carcinoma

2.5 HCC中与CLEC1B相关的信号通路

通过对CLEC1B低表达和高表达数据集进行GSEA分析,探寻在HCC中与CLEC1B基因相关的信号通路,结果(图 4)显示,在HCC中CLEC1B基因与ATR信号通路(ATM and Rad3-related pathway)、细胞周期通路、DNA修复通路、myc信号通路呈现出一致的表达差异趋势。

图 4 GSEA鉴定HCC中与CLEC1B基因相关的信号通路 Fig 4 GSEA identifying signaling pathways associated with CLEC1B gene A: ATR pathway; B: Cell cycle pathway; C: G2 pathway; D: G1 pathway; E: DNA repair pathway; F: Myc signaling pathway. GSEA: Gene Set Enrichment Analysis; HCC: Hepatocellular carcinoma; CLEC1B: C-type lectin domain family 1 member B; ATR: ATM and Rad3-related

3 讨论

HCC往往进展快速、预后不良,对大多数常规抗肿瘤药耐药,其已成为世界性的难题[7]。在临床实践中,分子生物标志物是预测患者疾病进展和预后的重要工具。CLEC1B是诱导血小板聚集的蛇毒毒素的活化受体,能够抑制血小板聚集[8],对于维持整体血管完整性必不可少[9],可调节Toll样受体激动剂并促进白细胞介素10的产生[10]。CLEC1B具有内源性配体,即在淋巴内皮、次级淋巴器官基质和一些肿瘤细胞上发现的黏蛋白样糖蛋白podoplanin[3]。CLEC1B与podoplanin结合后可引发强烈的血小板活化,从而促进肿瘤转移[11]。在动物模型中使用药物抑制CLEC1B与podoplanin结合后,可抑制肿瘤转移,并增强顺铂的治疗效果[12]。上述证据表明CLEC1B在肿瘤免疫调节和转移中具有潜在作用,可能通过抑制性免疫调节和血小板活化2种方式介导肿瘤进展,并有望成为肿瘤治疗的靶标。目前有关HCC中CLEC1B表达及作用的研究不多,Hu等[6]研究发现CLEC1B可能是PD-1/PD-L1免疫疗法的潜在靶标,并且其低表达可能是存在肿瘤出血的HCC的一个有价值的预后因素。

本研究利用生物信息学分析和临床样本资料证实CLEC1B在HCC中低表达,并且CLEC1B低表达与肿瘤出血有关,与既往研究结果[6]一致。本研究还分析了血浆中CLEC1B水平对HCC的诊断价值,结果显示,以62.44 ng/mL作为截断值时,CLEC1B的诊断效能最佳(ROC曲线下面积为0.966,灵敏度为92.7%,特异度为91.3%),提示血浆中CLEC1B水平可作为诊断HCC的生物标志物。此外,本研究还通过GSEA鉴定了HCC中与CLEC1B基因相关的信号通路,结果发现在HCC中,CLEC1B基因与ATR通路、细胞周期通路、DNA修复通路、myc信号通路呈现出一致的表达差异趋势,提示这些通路可能与HCC中CLEC1B的作用机制有关,但今后仍需开展相关分子细胞生物学实验加以验证。

综上所述,本研究发现HCC中CLEC1B呈低表达状态并与肿瘤出血有关,血浆中CLEC1B水平可作为诊断HCC的生物标志物;ATR通路、细胞周期通路、DNA修复通路、myc信号通路可能与HCC中CLEC1B的作用机制有关,但仍需进一步验证。CLEC1B有望成为HCC诊断和预后评估的生物标志物,也为HCC治疗提供了潜在分子靶点。

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