Prognosis-related autophagy genes in female lung adenocarcinoma

摘要：

通過癌癥基因組圖譜（TCGA）數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和臨床數(shù)據(jù)篩選女性肺腺癌預(yù)后相關(guān)的自噬基因。

本研究篩選TCGA中有意義的女性肺腺癌差異基因，采用單因素Cox比例回歸模型篩選與預(yù)后相關(guān)的基因，建立最佳風(fēng)險(xiǎn)模型。本研究利用基因本體論和京都基因與基因組百科全書對基因功能進(jìn)行生物信息學(xué)分析。

從 TCGA 下載了 264 例女性肺腺癌患者樣本的基因表達(dá)和臨床數(shù)據(jù)。十二個(gè)下調(diào)基因：NRG3、DLC1、NLRC4、DAPK2、HSPB8、PPP1R15A、FOS、NRG1、PRKCQ、GRID1、MAP1LC3C、GABARAPL1。上調(diào) 15 個(gè)基因：PARP1、BNIP3、P4HB、ATIC、IKBKE、ITGB4、VMP1、PTK6、EIF4EBP1、GAPDH、ATG9B、ERO1A、TMEM74、CDKN2A、BIRC5?；虮倔w論和京都基因百科全書和基因組分析表明，這些基因與自噬和線粒體（動物）顯著相關(guān)。自噬相關(guān)基因的多因素 Cox 分析表明，ITGA6、ERO1A、FKBP1A、BAK1、CCR2、FADD、EDEM1、ATG10、ATG4A、DLC1、VAMP7、ST13 被確定為獨(dú)立的預(yù)后指標(biāo)。根據(jù)多元 Cox 比例風(fēng)險(xiǎn)回歸模型，P??< .05)。單因素Cox分析顯示，腫瘤分期、T、M、N分期及風(fēng)險(xiǎn)評分均與女性肺腺癌患者的生存率相關(guān)。多變量 Cox 分析發(fā)現(xiàn)，自噬相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)評分是獨(dú)立預(yù)測因子，曲線下面積 (AUC) 值為 0.842。最后，在各種臨床病理參數(shù)中存在差異表達(dá)的自噬基因：ATG4A、BAK1、CCR2、DLC1、ERO1A、FKBP1A、ITGA6。

風(fēng)險(xiǎn)評分可作為女性肺腺癌患者的獨(dú)立預(yù)后指標(biāo)。自噬基因ITGA6、ERO1A、FKBP1A、BAK1、CCR2、FADD、EDEM1、ATG10、ATG4A、DLC1、VAMP7、ST13被確定為女性肺腺癌的預(yù)后基因，可能是未來治療的靶點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：自噬基因，女性，肺腺癌，預(yù)后，風(fēng)險(xiǎn)評分

結(jié)果

3.1。ATG的鑒定分析

整合來自女性肺腺癌患者的260個(gè)ATGs的表達(dá)值，鑒定出12個(gè)下調(diào)基因和15個(gè)上調(diào)基因。箱線圖（圖。（圖1A），1A），熱圖（圖。（圖1B），1B）和火山圖（圖 1）。（圖1C）1C) 用于揭示這些差異表達(dá)基因在腫瘤和非腫瘤組織中的表達(dá)模式。

3.2.?功能富集分析

共對27個(gè)差異表達(dá)基因進(jìn)行功能分析，為這些基因提供生物學(xué)功能。為了探究女性肺腺癌中27個(gè)ATGs的潛在信號通路，我們用GO和KEGG對其進(jìn)行了分析。GO分析（圖1）（圖 2A-C）2A-C) 表明這些 ATG 在一些基本的生物學(xué)過程中富集，包括自噬過程和凋亡信號通路。細(xì)胞成分影響自噬和線粒體。基于分子功能，這些基因在細(xì)胞對氧化應(yīng)激、蛋白磷酸酶結(jié)合和磷酸酶結(jié)合的反應(yīng)中最為豐富。KEGG 分析（圖 1）。（圖3A，B）3A、B）顯示27個(gè)ATGs與自噬和線粒體（動物）顯著相關(guān)，大多數(shù)富集途徑的得分大于0，表明這些途徑更有可能被增強(qiáng)。

3.3.?女性肺腺癌預(yù)后標(biāo)志物的構(gòu)建、診斷準(zhǔn)確性研究 (LUAD)

通過單變量 Cox 回歸分析了 28 個(gè) ATG。8個(gè)基因被確定為保護(hù)因素（HR < 1），另外20個(gè)基因被確定為危險(xiǎn)因素（HR > 1）。對28個(gè)基因進(jìn)行多變量Cox回歸分析，最終確定12個(gè)基因（ITGA6、ERO1A、FKBP1A、BAK1、CCR2、FADD、EDEM1、ATG10、ATG4A、DLC1、VAMP7、ST13）為獨(dú)立的預(yù)后指標(biāo)，可能有助于預(yù)測預(yù)后。

對12個(gè)基因進(jìn)行多元Cox回歸分析，得到各獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)基因的表達(dá)系數(shù)，見表表格1，1, 最后使用以下公式開發(fā)基于預(yù)測的預(yù)后模型：預(yù)后指數(shù) (PI) = (–0.162?ITGA6 表達(dá)水平) + (0.466?ERO1A 表達(dá)水平) + (0.872?FKBP1A 表達(dá)水平) + (0.373? BAK1表達(dá)水平）+（–0.392?CCR2表達(dá)水平）+（0.416?FADD的表達(dá)水平）+（–0.625?EDEM1）+（0.778?ATG1 0表達(dá)水平）+（–0.899?ATG4A表達(dá)水平）+（ 0.399?DLC1 表達(dá)水平）+（0.367?VAMP7 表達(dá)水平）+（0.572?ST13 表達(dá)水平）。

根據(jù)每個(gè) ATG 的相關(guān) mRNA 表達(dá)水平和風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)計(jì)算每個(gè)患者的風(fēng)險(xiǎn)評分。風(fēng)險(xiǎn)評分用于預(yù)測女性 LUAD 的預(yù)后，中位風(fēng)險(xiǎn)評分是將患者分為高危組和低危組的關(guān)鍵值（圖 1）。（圖 5B）。5乙）。繪制熱圖以顯示高風(fēng)險(xiǎn)和低風(fēng)險(xiǎn)女性 LUAD 組中的基因表達(dá)譜（圖 2）。（圖 5C）。5C）。HR > 1 的基因被認(rèn)為是危險(xiǎn)基因，而 HR < 1 的基因是保護(hù)基因（圖 2）。（圖 4B）。4乙）。如圖圖4，4，高危組患者表達(dá)風(fēng)險(xiǎn)基因的可能性更大。相比之下，低風(fēng)險(xiǎn)組的患者傾向于表達(dá)保護(hù)基因（圖 1）。（圖 4B），4B），Kaplan-Meier 累積曲線顯示，在 10 年的隨訪中，低?；颊叩纳鏁r(shí)間明顯長于高?；颊撸≒??< .05）（圖 1）。（圖4A圖5）。

3.4.?自噬作為獨(dú)立的預(yù)后因素

我們通過單變量Cox回歸分析和多變量Cox回歸分析評估了自噬相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)評分的預(yù)后價(jià)值，單變量分析中的自噬相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)評分與OS顯著相關(guān)（HR = 1.235，95%置信區(qū)間（CI）= 1.173 –1.299,?P??< .001) 在 T、M、N 階段（圖 1）。（圖 6A）。6一個(gè)）。多變量分析進(jìn)一步表明，自噬相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)評分是一個(gè)獨(dú)立的預(yù)后指標(biāo)（HR = 1.208, 95% CI = 1.143-1.277）（圖 2）。（圖 6B）。6乙）。結(jié)果證實(shí)，自噬相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)評分可作為臨床實(shí)踐中的獨(dú)立預(yù)后因素。

3.5.?風(fēng)險(xiǎn)評分等指標(biāo)的多指標(biāo)ROC曲線

OS 的 ROC 曲線已應(yīng)用于揭示 12 個(gè)自噬相關(guān)基因風(fēng)險(xiǎn)評分的預(yù)測性能（圖 1）。（圖 6C）。6C）。風(fēng)險(xiǎn)評分（AUC = 0.842）的曲線下面積（AUC）值顯著大于其他指標(biāo)包括年齡（AUC = 0.510）、腫瘤分期（AUC = 0.755）、T分期（AUC = 0.682）、N分期(AUC = 0.662) 和 M 分期 (AUC = 0.578)，表明與其他個(gè)體指標(biāo)相比，該風(fēng)險(xiǎn)更能預(yù)測女性 LUAD 患者的生存率。但由于缺乏治療方案、個(gè)人病史、腫瘤分級等臨床數(shù)據(jù)，我們無法對其他臨床因素進(jìn)行ROC分析。

3.6.?女性 LUAD 患者自噬相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)特征與臨床病理學(xué)特征的相關(guān)性

這些相關(guān)基因在各種臨床病理參數(shù)中存在差異表達(dá)。如圖所示圖7，7，在不同的腫瘤階段發(fā)現(xiàn)了不同的 ATG4A 表達(dá)（圖 2）。?(圖 7C),7C），并且在不同的M階段發(fā)現(xiàn)了不同的BAK1表達(dá)（圖4）。?（圖 7E）。7E)。在不同的腫瘤階段發(fā)現(xiàn)了不同的 CCR2 表達(dá)（圖 2）。（圖 7G），7G），在不同的腫瘤分期和N分期中發(fā)現(xiàn)了不同的DLC1表達(dá)（圖4）。?（圖 7B，7B、I），ERO1A在不同腫瘤分期和M分期表達(dá)不同（圖1）。?（圖 7D，7D，F(xiàn)），在不同的N階段發(fā)現(xiàn)了不同的FKBP1A表達(dá)（圖4）。?(圖 7H),7H），并且在不同年齡階段發(fā)現(xiàn)了不同的ITGA6表達(dá)（圖4）。?（圖 7J）。7J)。在不同的腫瘤階段發(fā)現(xiàn)了不同的風(fēng)險(xiǎn)評分表達(dá)（圖4）。（圖7）。

討論

近年來，多項(xiàng)研究表明自噬與LUAD的預(yù)后密切相關(guān)，考慮到自噬在LUAD中的重要性，我們可以合理推測自噬相關(guān)基因在女性LUAD的預(yù)后評估中具有廣闊的前景，但自噬起著復(fù)雜的作用。對肺的作用，可對肺病的發(fā)展產(chǎn)生保護(hù)和傷害作用。因此，將自噬設(shè)計(jì)為一種有效的治療干預(yù)策略需要仔細(xì)考慮和進(jìn)一步研究。[?11?]

自噬的作用并非一成不變，因此本研究基于現(xiàn)有女性肺腺癌基因數(shù)據(jù)，在篩選自噬相關(guān)基因，鑒定出12個(gè)可能成為女性LUAD預(yù)后標(biāo)志物或潛在治療靶點(diǎn)的關(guān)鍵預(yù)后基因后，這12個(gè)基因在肺癌中的作用機(jī)制總結(jié)如下。

ITGA6 是整合素家族的成員，在多種細(xì)胞類型之間的相互作用中起關(guān)鍵作用，并參與多種生物過程，包括細(xì)胞增殖和侵襲。[?12?]?ITGA6 已被證明在 NSCLC 中發(fā)揮致癌作用。[?13?]

ERO1A基因在癌癥患者中的共表達(dá)分析表明，ERO1A在肺腺癌中顯著上調(diào)，促進(jìn)細(xì)胞遷移和侵襲。[?14?]?ERO1A 的高表達(dá)與肺腺癌患者的不良 OS 相關(guān)。[?15?]?BAK1 是細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵效應(yīng)物，[?16?]特別是線粒體細(xì)胞凋亡。[?17?]多項(xiàng)研究證實(shí)，它可以誘導(dǎo)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的增殖抑制和凋亡。[?18?]?CCR2表達(dá)與腫瘤分期和轉(zhuǎn)移有關(guān)。[?19?]實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，內(nèi)皮CCR2表達(dá)是腫瘤細(xì)胞外滲和肺轉(zhuǎn)移所必需的。缺乏CCR2的內(nèi)皮細(xì)胞可以大大減少肺轉(zhuǎn)移，但原發(fā)腫瘤的生長不受影響。[?20?]?ATG10，位于染色體5q14，是一種自噬E2樣酶，參與自噬體形成。[?21?]?ATG10在肺癌腫瘤中表達(dá)上調(diào)，其高表達(dá)是肺癌患者死亡的危險(xiǎn)因素。[?22?]?ATG4A具有蛋白水解作用，在自噬中發(fā)揮有效作用。[?23?]ATG4A中內(nèi)含子SNP rs807185的變異與肺癌風(fēng)險(xiǎn)降低顯著相關(guān)，可能是肺癌的保護(hù)因素。[?24?]?DLC1位于染色體8p21 3-22，該區(qū)域在許多人類癌癥中顯示雜合性缺失，包括前列腺癌、結(jié)腸癌、乳腺癌、卵巢癌、肝癌、肺癌和膀胱癌。[?25?]?DLC1 的缺失導(dǎo)致 Rho 通路失調(diào)，這可能導(dǎo)致癌癥進(jìn)展。[?26?]在患有肺腺癌的吸煙者中，DLC1 下調(diào)和 TP53 突變與往常一樣。[?27?]VAMP7 參與將自噬體轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外周。[?28?]同時(shí)，VAMP7 是 MT1-MMP 介導(dǎo)的基質(zhì)降解和侵襲的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。MT1-MMP 介導(dǎo)的細(xì)胞周圍蛋白水解活性是癌細(xì)胞突破基底膜并在纖維膠原基質(zhì)中間充質(zhì)遷移所必需的。[?29?]已觀察到 FADD 在 NSCLC 中高度表達(dá)，并被認(rèn)為與 NSCLC 中增加的攻擊行為和預(yù)后預(yù)測標(biāo)志物有關(guān)。[?30?,?31?]

可以看出，這些基因在癌癥，尤其是肺癌的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮了2個(gè)作用，這與自噬在腫瘤中發(fā)揮雙向作用的共識是一致的。然而，在這項(xiàng)研究中，我們發(fā)現(xiàn)表現(xiàn)出一致作用的自噬相關(guān)基因可能以某種方式促進(jìn)肺癌的發(fā)展。這項(xiàng)調(diào)查表明，自噬可能是未來女性 LUAD 治療的一個(gè)有希望的目標(biāo)。

在這些基因中，fkbp1a、edem1、ST13和VAMP7更具吸引力，這些基因此前在肺癌研究中均未發(fā)現(xiàn)，可視為女性LUAD的潛在預(yù)后生物標(biāo)志物。

此外，還進(jìn)行了 GO 和 KEGG 分析以揭示豐富的分子和生物學(xué)途徑。結(jié)果表明，最豐富的GO術(shù)語與生物過程和細(xì)胞組成中的自噬高度相關(guān)。與GO分析一致，KEGG分析也豐富了最重要的自噬通路。因此，我們推測這種自噬模式可能在女性 LUAD 的發(fā)生和發(fā)展中充當(dāng)腫瘤啟動子。

結(jié)論

總之，我們的研究確定了與女性 LUAD 存活相關(guān)的 12 個(gè)自噬相關(guān)基因（ITGA6、ERO1A、FKBP1A、BAK1、CCR2、FADD、EDEM1、ATG10、ATG4A、DLC1、VAMP7、ST13）?；谶@ 12 個(gè)基因，建立了一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)志物，并被證明是女性 LUAD 患者的獨(dú)立預(yù)后因素。我們的研究結(jié)果有望應(yīng)用于臨床實(shí)踐，可能成為女性肺腺癌的潛在靶向治療，進(jìn)一步的研究將為我們提供其確切機(jī)制。然而，這項(xiàng)研究的局限性在于回顧性分析。應(yīng)進(jìn)行前瞻性研究以驗(yàn)證自噬相關(guān)基因的預(yù)后價(jià)值，多中心數(shù)據(jù)將證實(shí)我們的發(fā)現(xiàn)。