中国医科大学学报  2019, Vol. 48 Issue (4): 305-308

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庄莹, 张淑红, 樊伟平, 赵小芳, 孙海燕, 刘爽, 张虎
ZHUANG Ying, ZHANG Shuhong, FAN Weiping, ZHAO Xiaofang, SUN Haiyan, LIU Shuang, ZHANG Hu
乳腺癌中DEAH盒解旋酶16的表达及临床意义
Analysis of DEAH-Box Helicase 16 Expression and Its Clinical Significance in Breast Cancer
中国医科大学学报, 2019, 48(4): 305-308
Journal of China Medical University, 2019, 48(4): 305-308

文章历史

收稿日期:2018-06-07
网络出版时间:2019-04-16 11:39
乳腺癌中DEAH盒解旋酶16的表达及临床意义
庄莹1 , 张淑红2 , 樊伟平1 , 赵小芳1 , 孙海燕3 , 刘爽2 , 张虎1     
1. 江苏医药职业学院基础医学部生化教研室, 江苏 盐城 224005;
2. 佳木斯大学基础医学院生物教研室, 黑龙江 佳木斯 154007;
3. 江苏医药职业学院护理学院内科护理教研室, 江苏 盐城 224005
摘要目的 揭示乳腺癌组织中DEAH盒解旋酶16(DHX16)基因表达变化及其与乳腺癌患者预后的关系。方法 利用cBioPortal分析DHX16基因突变、拷贝数变化、mRNA表达变化、mRNA差异表达与预后的关系,DHX16基因甲基化水平与其mRNA水平的关系。利用UALCAN数据平台分析乳腺癌组织与正常乳腺组织中DHX16基因的差异表达。利用LinkedOmics分析乳腺癌组织中DHX16表达与临床指标的相关性,DHX16基因拷贝数变化与mRNA水平的关系。结果 cBioPortal结果显示,16%(170/1 093)的乳腺癌患者发生了DHX16基因改变,包括基因突变、拷贝数变化、mRNA水平改变,其中DHX16 mRNA水平上调(超过对照组平均值2倍)的患者比例为12%,且DHX16高表达不利于患者预后(P < 0.01);DHX16 mRNA表达水平与其基因甲基化水平呈负相关(r=-0.32,P < 0.05)。UALCAN结果显示,乳腺癌组织中DHX16基因表达水平显著高于正常乳腺组织(P < 0.001)。LinkedOmics结果显示,乳腺癌患者中DHX16表达水平分别受PAM50分子分型、种族、病理分期、T分期和M分期影响(均P < 0.05);DHX16 mRNA表达水平与其基因拷贝数变化呈正相关(r=0.56,P < 0.01)。结论 乳腺癌中DHX16基因拷贝数增加和低甲基化促进其高表达,DHX16高表达不利于预后,可作为乳腺癌预后的潜在标志物。
关键词乳腺癌    DEAH盒解旋酶16    预后    拷贝数变化    甲基化    
Analysis of DEAH-Box Helicase 16 Expression and Its Clinical Significance in Breast Cancer
1. Department of Biochemistry, Basic Medical College, Jiangsu Vocational College of Medicine, Yancheng 224005, China;
2. Department of Biology, Basic Medical College, Jiamusi University, Jiamusi 154007, China;
3. Department of Internal Medicine Nursing, College of Nursing, Jiangsu Vocational College of Medicine, Yancheng 224005, China
Abstract: Objective To uncover the expression pattern of DEAH-box helicase 16 (DHX16) in breast cancer and to evaluate its relationship with prognosis of breast cancer patients. Methods CBioPortal was used to analyze DHX16 gene mutation, copy number variation, mRNA expression and its relationship with prognosis, and the correlation between methylation levels and mRNA expression. UALCAN was used to determine the differential expression of DHX16 in breast cancer and healthy tissues. LinkedOmics was used to determine the correlation between DHX16 expression and various indicators of breast cancer. Results Results from cBioPortal indicated that DHX16 gene showed mutations and copy number changes in 16% patients, and an increase in DHX16 expression in 12% patients. High level of DHX16 mRNA was correlated with poorer prognosis of patients (P < 0.01). Results from UALCAN showed that DHX16 mRNA levels were significantly higher in breast cancer tissue than those in normal tissue (P < 0.001). Results from LinkedOmics showed that DHX16 mRNA levels were significantly affected by PAM50 typing, race, pathology, TNM stage, distant metastasis stage, and infiltration stage (P < 0.05 for all). DHX16 mRNA levels were positively correlated with gene-copy number alteration (r=0.56, P < 0.01), but negatively correlated with DNA methylation (r=-0.32, P < 0.05). Conclusion Increased DHX16 copy number and hypomethylation promote its expression, and high expression of DHX16 is not conducive to a better prognosis in breast cancer patients. Therefore, DHX16 can be used as a prognostic marker.
Keywords: breast cancer    DEAH-box helicase 16    prognosis    copy number variation    methylation    

乳腺癌是较为常见的女性恶性肿瘤之一。据最新统计,中国每年乳腺癌发病数占世界总数的12.2%,每年因乳腺癌死亡的病例数占世界总数的9.6%,且发病率和新发病例数目前仍在增加[1]。随着生活水平的提高,人们对预后的关注度也在提升。DEAH盒解旋酶16(DEAH-box helicase 16,DHX16)是一种蛋白质编码基因,与主要组织相容性抗原同样定位于染色体6p21.3,此区域与肿瘤的发生和自身免疫疾病相关[2]。但是,DHX16在乳腺癌发生和发展过程中的研究未见报道。本研究利用多组学高通量数据,分析DHX16在乳腺癌中的表达情况及表达变化相关因素,为乳腺癌临床研究提供新的思路。

1 材料与方法 1.1 数据来源

通过癌症基因组学分析网站cBioPortal[3-4]http://www.cbioportal.org)、癌症芯片数据库UALCAN[5]http://ualcan.path.uab.edu/index.html)、癌症多组学数据平台LinkedOmics[6]http://www.linkedomics.org),分析乳腺癌组织中DHX16基因表达变化、基因表达变化相关因素及其临床意义。

1.2 数据分析方法

1.2.1 mRNA水平变化与基因甲基化相关性的研究方法

登录cBioPortal首页,选择实时更新的TCGA浸润性乳腺癌患者数据集,分析DHX16基因突变、拷贝数变化、mRNA水平变化以及DHX16高表达与患者预后的关系。分析DHX16 mRNA水平变化时,选择RNA测序,并选择默认阈值“DHX16:EXP≥2 or DHX16:EXP≤-2”下载分析结果;进一步使用该网站分析DHX16高表达与患者预后的关系,mRNA水平变化与DHX16基因甲基化的相关性。

1.2.2 基因表达变化与癌症分型相关性的研究方法

登录TCGA门户网站UALCAN首页,点击“Analysis”,输入基因名称“DHX16”,选择TCGA dataset “Breast invasive carcinoma”,检索,点击“Expression”,记录结果。利用GraphPad 6.0软件作图,统计方法为t检验,P < 0.05为差异有统计学意义。

1.2.3 mRNA水平变化与基因拷贝数变化相关性的研究方法

登录LinkedOmics首页,癌症组选择“TCGA_BRCA”,检索数据集选择“HiSeq RNA”,输入目标基因“DHX16”,目标数据集选择“Clinical”,统计方法选择“Non-parametric T test”,提交,在分析结果中选择“P < 0.05”的临床相关指标进行分析;使用该网站分析DHX16 mRNA水平变化与DHX16基因拷贝数变化相关性。

1.3 统计学分析

采用GraphPad软件进行统计学处理,计量资料的比较采用t检验,P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 DHX16在乳腺癌患者中表达的变化及其与预后的关系

对1 093例乳腺癌患者样本数据进行分析发现,12%的患者DHX16 mRNA表达上调(图 1A);16%的患者DHX16基因发生改变,包括基因扩增、缺失、错义突变、mRNA下调或上调(图 1B);且DHX16高表达不利于乳腺癌预后(P = 0.004)(图 1C);浸润性乳腺癌中DHX16基因表达较正常乳腺组织显著增加(P < 0.001)(图 1D)。

A, 12% patients express high level of DHX16 mRNA; B, DHX16 changes in 16% breast cancer patients; C, relationship between DHX16 expression and prognosis of breast cancer; D, DHX16 expression in normal tissue and breast cancer tissue. 图 1 DHX16在乳腺癌患者中表达的变化及其与预后的关系 Fig.1 Changes in DHX16 expression in breast cancer patients and its relationship with prognosis

2.2 乳腺癌患者中DHX16基因表达变化与临床指标的相关性

乳腺癌患者中DHX16基因表达在不同PAM50分子亚型、种族、病理分期、M分期、T分期中表达有差异(均P < 0.05)。见图 2

A, DHX16 mRNA expression across different PAM50 types; B, DHX16 mRNA expression across different human races; C, DHX16 mRNA expression across different pathological stages; D, DHX16 mRNA expression across different M stages; E, DHX16 mRNA expression across different T stages. 图 2 DHX16基因表达与各临床指标的关系 Fig.2 Correlation between DHX16 gene expression and clinical findings

2.3 DHX16基因拷贝数变化及甲基化影响其表达

结果显示,DHX16拷贝数变化和DHX16 mRNA水平呈正相关(r = 0.56,P < 0.05)(图 3A);DHX16基因甲基化水平和DHX16 mRNA水平呈负相关(r = -0.32,P < 0.05)(图 3B)。

A, correlation between the change in DHX16 copy number and mRNA expression; B, relationship between DHX16 mRNA expression and gene methylation. 图 3 乳腺癌患者DHX16基因甲基化和拷贝数变化对mRNA水平的影响 Fig.3 Effect of DNA methylation and copy number variation on DHX16 mRNA levels in breast cancer

3 讨论

乳腺癌是中国女性患病率最高的恶性肿瘤之一,近年来确诊人数一直在增加[7]。随着乳腺癌诊断和治疗水平不断提高,患者的生存时间和生活质量得到了初步改善。由于其发病机制目前仍未完全揭示,因此预后改善程度难以满足临床需要[8]。本研究首次发现DHX16基因在乳腺癌组织中高表达,提示该分子参与乳腺癌发生与进展。本研究对其进行初步研究,为临床乳腺癌预后提供新的思路。

DHX16属于DEAD/H盒解旋酶家族[9]。该家族成员与多种恶性肿瘤及自身免疫性疾病相关[10]DHX16具有ATP结合RNA解旋酶活性,参与细胞周期的进展和人类前体mRNA剪接过程[9]DHX16的缺失可导致前体mRNA滞留在细胞核内,无法进行蛋白质翻译[11]。另外有文献[12]报道,DHX16通过影响mRNA剪接过程,在肺癌发展中起重要作用。本研究首次发现DHX16高表达不利于乳腺癌预后,其原因可能是DHX16高表达可调节癌基因前体mRNA的剪接、转运出核并表达,促进乳腺癌的发生和进展,不利于乳腺癌预后。

DHX16表达与临床指标进行相关性分析,发现乳腺癌患者DHX16表达与PAM50不同分子亚型相关,Basal型乳腺癌患者的DHX16表达水平最高,其次是LumB型、Her2型和LumA型乳腺癌患者。乳腺癌患者DHX16表达受种族的影响,表达具有种族特异性。乳腺癌患者DHX16表达与乳腺癌病理分期相关,随着分期增加表达上升,提示DHX16高表达可能促进乳腺癌进展。乳腺癌患者DHX16表达与乳腺癌M分期相关,远处转移M1期高于M0期,提示DHX16高表达可能促进乳腺癌转移。乳腺癌患者DHX16表达与乳腺癌T分期相关,随着肿瘤直径增大表达上升,提示DHX16高表达可能与细胞增殖相关。

基因拷贝数增加通常会引起基因表达上升[13],本研究发现DHX16表达水平与其基因拷贝变化正相关。异常的启动子DNA过度甲基化通常是导致基因沉默的调节因素之一,有研究[14]报道DNA甲基化影响乳腺癌的基因表达谱,从而影响乳腺癌的分型,同时也被作为某些癌症治疗的靶点。本研究中,DHX16基因甲基化水平与其表达水平呈负相关,说明DNA低甲基化促进了DHX16的表达。

本研究运用多组学高通量数据库分析乳腺癌患者样本,基于数据库数据大、随访时间长、组学数据完备,DHX16高表达不利于乳腺癌患者预后这一结果的可信度高,可作为乳腺癌预后的一个潜在标志物。但研究也存在一些不足,如分析结果受到样本来源的限制。后续研究中,本课题组会在更多临床乳腺癌患者样本中验证DHX16的表达差异,并进一步研究DHX16参与乳腺癌进展的分子机制。

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