基于生物信息学分析STMN1基因在肝细胞癌中预后及免疫浸润的临床意义

Abstract

背景

STMN1(stathmin 1)是一种属于微管失稳蛋白家族的基因, 被功能性肿瘤抑制蛋白p53转录抑制. STMN1首次被鉴定为一种细胞磷酸化蛋白, 并于1983年在白血病中过度表达. STMN1在多种癌症中被发现上调, 如非小细胞肺癌、乳腺癌和胃癌, 其可以在实体肿瘤中诱导细胞分化、增殖和迁移, 并与不良的临床预后相关. 然而, STMN1在肝细胞癌中的作用和机制仍不清楚.

目的

研究STMN1基因在肝细胞癌中的表达情况以及其表达与患者临床特征和预后的关系, 探究STMN1基因在肝细胞癌中作用的分子机制.

方法

从癌症基因图谱(https://portal.gdc.cancer.gov, TCGA)数据库下载肝细胞癌患者的临床信息和高通量RNA测序数据. 利用R(v3.6.2)软件分析STMN1基因在肝细胞癌组织的表达情况, 并分析其与患者临床特征的关系; 用单因素和多因素Cox回归模型分析研究STMN1在肝细胞癌中的预后价值; 基因富集分析用于分析STMN1表达相关通路机制; 使用单样本基因集富集分析(single sample gene set enrichment analysis, ssGSEA)方法分析了肿瘤中24种免疫细胞类型的浸润, 并探讨STMN1与免疫细胞的关系.

结果

对肝细胞癌和正常组织中的STMN1表达进行了分析, 揭示了STMN1在肿瘤组织中高表达(P<0.001); 采用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve, ROC)分析STMN1的诊断价值, ROC曲线下面积(AUC)为0.971, 结果表明STMN1的预测能力有较高准确性; 采用卡方检验或Fisher精确检验分析STMN1基因低表达组和高表达组在总体生存率(P = 0.013)、T分期(P = 0.002)、TNM分期(P = 0.008)、年龄(P = 0.006)和肿瘤分级(P<0.001)方面比较, 差异具有统计学意义; STMN1基因高表达组的总生存率、无进展生存率以及疾病特异性生存率均低于低表达组(P<0.01); Cox回归分析显示STMN1的高表达是肝细胞癌患者预后的独立危险因素[HR = 1.808(1.288-2.234), P = 0.014]; GSEA分析结果表明, STMN1基因在肝细胞癌中主要参与细胞周期、卵母细胞减数分裂、T细胞受体信号通路、自然杀伤细胞介导的细胞毒性及剪接体等; 免疫浸润分析显示: STMN1表达与辅助T细胞2、滤泡辅助T细胞和辅助性T细胞密切正相关, 与中性粒细胞、辅助T细胞17、树突状细胞等密切负相关.

结论

STMN1基因在肝细胞癌中表达上调, 并与患者的不良预后相关, 为肝细胞癌患者的独立预后因素, 有望成为肝细胞癌的潜在分子标志物.

Keywords: 肝癌; 生物信息学; STMN1基因

核心提要:STMN1(stathmin 1)是一种属于微管失稳蛋白家族的基因, 被功能性肿瘤抑制蛋白p53转录抑制. 本研究通过生物信息学手段证实STMN1基因在肝癌中呈高表达, 并且其高表达与肝癌患者生存预后差有关, 同时其与肿瘤微环境中免疫细胞浸润相关.