武汉大学学报(医学版)   2016, Vol. 37Issue (03): 418-421,456   DOI: 10.14188/j.1671-8852.2016.03.018.
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引用本文 

陶祥, 丁千山, 张文斐, 吕翰林, 张申起, 刘宝辉, 朱晓楠, 陈治标, 王军民, 陈谦学. SSRP1表达对乳腺癌预后的影响及其基因集富集分析[J]. 武汉大学学报(医学版), 2016, 37(03): 418-421,456. DOI: 10.14188/j.1671-8852.2016.03.018.
TAO Xiang, DING Qianshan, ZHANG Wenfei, LV Hanlin, ZHANG Shenqi, LIU Baohui, ZHU Xiaonan, CHEN Zhibiao, WANG Junmin, CHEN Qianxue. Effects of SSRP1 on Breast Cancer and Its Gene Set Enrichment Analysis[J]. Medical Journal of Wuhan University, 2016, 37(03): 418-421,456. DOI: 10.14188/j.1671-8852.2016.03.018.

作者简介

陶祥,男,1990-,医学博士生,主要从事脑胶质瘤的临床和基础研究

通讯作者

男,1963-,医学博士,主任医师,教授,博士生导师,主要从事神经系统疾病的基础和临床研究

文章历史

收稿日期:2015-01-12
SSRP1表达对乳腺癌预后的影响及其基因集富集分析
陶祥 1, 丁千山 2, 张文斐 1, 吕翰林 3, 张申起 1, 刘宝辉 1, 朱晓楠 1, 陈治标 1, 王军民 1, 陈谦学 1     
1. 武汉大学人民医院神经外科 湖北 武汉 430060;
2. 武汉大学人民医院消化内科 湖北 武汉 430060;
3. 武汉大学第一临床学院 湖北 武汉 430060
[摘要] 目的: 探讨SSRP1和乳腺癌的临床病理特征的关系;评价SSRP1对乳腺癌患者预后评价的意义;预测SSRP1影响乳腺癌进展的方式。 方法: 收集NCBI的基因表达汇编(GEO)中的编码基因表达谱数据集,对乳腺癌肿瘤样本表达谱资料及其对应的临床信息进行病理指标的回顾性分析(卡方检验)和预后分析(Kaplan-Meier法);利用GSEA方法分析预测SSRP1高表达样本中富集的基因集。 结果: 在乳腺癌中,SSRP1呈现高表达;高表达SSRP1的乳腺癌样本与患者年龄、p53突变及缺失、雌激素受体表达水平、孕激素受体表达水平及组织学分级显著相关(P<0.05);SSRP1高表达的乳腺癌患者预后更差(P<0.05);SSRP1高表达的乳腺癌样本富集了与DNA复制、有丝分裂、细胞周期和DNA损伤修复相关的基因集。 结论: SSRP1是乳腺癌发生发展过程中的重要癌基因,能影响患者的预后,并可作为乳腺癌的诊疗靶点。
关键词乳腺癌    SSRP1    病理    预后    基因集    
Effects of SSRP1 on Breast Cancer and Its Gene Set Enrichment Analysis
TAO Xiang1, DING Qianshan2, ZHANG Wenfei1, LV Hanlin3, ZHANG Shenqi1, LIU Baohui1, ZHU Xiaonan1, CHEN Zhibiao1, WANG Junmin1, CHEN Qianxue1     
1. Dept. of Neurosurgery, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan 430060, China;
2. Dept. of Gastroentrology Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan 430060, China;
3. The First Clinical College, Wuhan University, Wuhan 430060, China
[Abstract] Objective: To clarify the relationship between SSRP1 expression and clinicopathological characters of breast cancer; to evaluate the function of SSRP1 as a prognosis marker in breast cancer and, to analyze the potential gene sets modulated by SSRP1 in breast cancer. Methods: GEO datasets were collected and breast cancer samples expression profile and clinical information were downloaded. The correlation between gene expression and clinicopathologic features was analyzed by Chi-square test. Overall survival and recurrence-firee survival were analyzed by Kaplan-Meier curve. GSEA was used to predict the gene sets modulated by SSRP1. Results: SSRP1 was higher in breast cancer samples than in adjacent tissue; SSRP1 expression was associated with age, p53 status, p53 mutation, ER status, PR status and Elston histologic grade (P < 0.05); Higher expression of SSRP1 indicated poor prognosis in breast cancer; GSEA indicated that SSRP1 regulates gene sets about DNA replication, cell cycle progress, mitosis, DNA damage repair. Conclusion: SSRP1 functions as oncogene in breast caner, influencing prognosis, and may be a target for diagnosis and treatment of breast cancer.
Key words: Breast Cancer    SSRP1    Pathology    Prognosis    Gene Sets    

乳腺癌是女性肿瘤患者中,发病率最高的肿瘤之一[1]。乳腺癌,尤其是雌激素受体(estrogen receptor,ER)、孕激素受体(progesterone receptor,PR)和人表皮生长因子受体-2(human epidermalgrowth factor receptor-2,HER2)均为阴性的三阴性乳腺癌,患者往往早期就出现转移,并对化疗药物出现耐药,预后凶险;即使对于非三阴性乳腺癌,如果术后出现复发或者转移,患者的预后也往往不良[1]。结构特异性识别蛋白1(structure specific recognition protein 1,SSRP1)是一种与转录调控、DNA损伤修复以及细胞周期调控相关的蛋白[2]。SSRP1在人体正常成熟组织中表达量低,而在多种分化程度较低和癌变组织中,SSRP1则为高表达,提示SSRP1可能对维持肿瘤细胞样表达谱具有关键作用[3, 4]。本研究利用GEO公共数据集,分析SSRP1在乳腺癌中的表达情况,分析其与患者预后的关系,探寻SSRP1调控乳腺癌发展的机制,为进一步研究该基因的功能、机制和临床意义提供线索和思路。

1 材料与方法 1.1 收集数据资料

我们从NCBI的GEO数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo)中下载基因表达谱公共数据集,包括乳腺癌样本数据集GSE3494和GSE47561。上述所有数据集的数据均导入dChip软件还原原始芯片扫描图像,之后用总荧光强度为中位数的芯片N2为基准进行标准化处理,再进行后续计算和分析。

1.2 数据集筛选和临床相关性研究

GSE3494,样本量大且附带临床信息,可进行进一步的回顾性和生存期分析研究。根据表达谱数据,对样本的SSRP1的表达进行由高到低排序后,前20%的样本作为高表达组,后80%的样本作为低表达组。SSRP1的相对表达量以探针信号强度(intensity)正态分布化后的log2intensity值衡量。

1.3 基因集富集分析(GSEA)

采用GSEA2.0.14版本(JAVA版本)进行分析。数据集GSE47561被纳入GSEA。肿瘤组织样本根据SSRP1的表达水平被分为高低表达两组(前50%的样本作为高表达组,后50%的样本作为低表达组),之后通过GSEA分析SSRP1的表达水平对各种基因集(gene ontology)的影响。我们从GSEA网站MsigDB数据库中获得的基因集作为参照基因集,按default weighted enrichment statistic的方法,每次分析重复1 000次。

1.4 作图及统计学处理

作图及统计学处理软件使用GraphPad Prism 5。回顾性研究中,组间比较采用联列表法,采用卡方检验;生存期分析研究中,Log-Rank (Mantel-Cox)法用于生存分析。以P<0.05作为有统计学意义;在GSEA中,P<0.05及错误发现率(false discovery rates, FDR)<0.05的基因集作为显著富集基因集。

2 结果 2.1 SSRP1与乳腺癌的临床病理相关性

为了探讨SSRP1的表达与乳腺癌患者临床病理资料的相关性,我们利用GSE3494中的临床资料进行了回顾性分析。在乳腺癌样本数据集GSE3494中,在不同年龄(P=0.001 8)、p53水平(P<0.000 1)、p53突变(P<0.000 1)、ER水平(P=0.000 2)、PR水平(P=0.011 6)、Elston组织学分级(P<0.000 1)分组的样本中,SSRP1的表达均有显著性差异;而SSRP1与患者的肿瘤大小及淋巴结浸润情况无显著相关性(P>0.05),见表 1。这说明SSRP1可能影响了p53的表达,又因为其是调节DNA损伤修复的关键蛋白[2],它的异常表达还可能造成p53的突变异常;SSRP1表达与ER、PR表达的显著相关性,也提示SSRP1可能是三阴性乳腺癌的重要治疗靶点。

表 1 SSRP1与乳腺癌患者(GSE3494)的临床病理指标的相关性
2.2 SSRP1与乳腺癌的预后相关性

为了研究SSRP1是否能作为肿瘤预后的评价分子,我们又进行了前瞻性分析。在肝癌样本数据集GSE3494中,SSRP1高表达组患者和低表达组患者的5年生存率分别为76.57%和85.50.%,Log-Rank=4.980,P=0.025 6(图 2A)。以上结果说明SSRP1的高表达与乳腺癌患者术后早期死亡有关。

图 1 Kaplan-Meier法分析SSRP1表达水平与乳腺癌预后的关系(GSE3494)
图 2 GSEA分析显示SSRP1高表达的乳腺癌样本富集了与DNA复制(A)、细胞周期(B、C)、有丝分裂(D)、DNA损伤修复(E、F)有关的基因集 P<0.05及FDR<0.05的基因集作为显著富集基因集
2.3 SSRP1高表达的基因集富集

分析SSRP1与乳腺癌患者的预后关系之后,我们继而对SSRP1推动乳腺癌进展的可能方式进行了探讨。我们利用乳腺癌样本数据集GSE47561,使用GSEA方法,分析SSRP1的表达水平对各种细胞功能基因集的影响。我们使用“go ontology”作为参照基因集,可见SSRP1高表达的肿瘤样本富集了与DNA复制、有丝分裂、细胞周期和DNA损伤修复相关的基因集(图 2)。以上结果与已发表的文献中证明的SSRP1的功能相一致,说明SSRP1可能通过调节肿瘤的细胞分裂以及DNA损伤修复,影响肿瘤细胞的增殖和耐药等表型。

3 讨论

SSRP1和SUPT16(suppressor of Ty 16 homolog)共同构成了FACT (Facilitates chromatin transcription)。FACT是转录和复制因子,以组蛋白分子伴侣的形式发挥生物学功能,可以与H2A/H2B组蛋白二聚体相互作用,协助DNA分子从组蛋白八聚体上解开,降低核小体的致密性,促进转录过程中延伸步骤的进行[5, 6]。另外,FACT可以通过影响RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ影响基因转录的进程[7, 8]。鉴于以上原因,FACT对于维持细胞的转录活性至关重要。肿瘤细胞是高转录活性细胞的代表,所以FACT可能是维持肿瘤细胞生物表型的关键蛋白。有研究发现,SSRP1对基因转录的调控作用既可以通过SUPT16依赖的方式进行,也可以独立进行[9];另外,SSRP可以作为转录因子p63的共激活因子[10]。综上所述,我们推测,SSRP1是调控乳腺癌肿瘤细胞转录活性的关键分子。

有丝分裂是细胞分裂的最终步骤,有丝分裂的调节在细胞增殖、胚胎形成和肿瘤发生过程中都有重要意义。有丝分裂的完成必然伴随着DNA的复制。研究证实,FACT对于维持细胞DNA的正常复制具有重要作用--SSRP1敲除的DT40细胞,细胞周期S期进展被阻滞,增殖停止[11]。进一步探讨其机制发现,SSRP1敲除虽然不影响DNA复制的起始步骤,却导致DNA复制的延伸过程中DNA合成减少[11]。另一方面,推动有丝分裂进行的“机械装置”是由α和β微管蛋白形成的微管,因而微管的多聚化对于细胞的增殖十分关键。新近的研究证实,SSRP1是微管的绑定蛋白,可以通过促进微管的多聚化促进细胞的有丝分裂[12]

实际上,SSRP1已经被证实为是肿瘤治疗的靶点,国外已有相应的靶向药物进入临床前实验:特异性抑制SSRP1的化合物Curaxins可以调控p53通路和NF-κB通路,从而通过诱导肿瘤细胞凋亡阻遏多种肿瘤细胞的增殖[13];有研究者利用可以自发发生乳腺癌的Her2/neu转基因小鼠为模型,检测Curaxins对乳腺癌发生的预防作用,结果显示,该靶向化合物可以减少肿瘤发生率、延缓肿瘤进展、延长小鼠的总体生存期[14]。一项新近的研究则发现,在非小细胞肺癌细胞中抑制SSRP1可以显著提高细胞对靶向药物厄洛替尼的敏感性,促进非小细胞肺癌细胞系的凋亡[15]。以上结果进一步提示了SSRP1在肿瘤发生发展中起到的作用,并展现了其抑制剂乐观的临床应用前景。

在本研究中,我们结合临床资料分析和生物信息学,证实SSRP1在乳腺癌组织中高表达,与患者的术后远期生存相关,并可以调控与DNA复制、有丝分裂、细胞周期和DNA损伤修复相关的基因集,提示其可以作为乳腺癌治疗的靶标。

参考文献
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