BRCA1-Associated Protein Is a Potential Prognostic Biomarker and Is Correlated With Immune Infiltration in Liver Hepatocellular Carcinoma: A Pan-Cancer Analysis

BRCA1 相關(guān)蛋白是一種潛在的預(yù)后生物標(biāo)志物，與肝細(xì)胞癌的免疫浸潤(rùn)相關(guān)：泛癌分析

BRAP 在人類泛癌中異常表達(dá)

首先，我們使用 GTEx 數(shù)據(jù)庫(kù)分析了 31 個(gè)組織中的 BRAP 表達(dá)。如圖所示圖 1A，我們發(fā)現(xiàn)BRAP在睪丸組織中高表達(dá)，在胰腺、肝臟、胃等正常組織中低表達(dá)。此外，我們從 CCLE 數(shù)據(jù)庫(kù)中下載了腫瘤細(xì)胞系的數(shù)據(jù)，并分析了 21 個(gè)腫瘤細(xì)胞中的 BRAP 表達(dá)。如圖所示圖 1B，我們發(fā)現(xiàn)BRAP在所有21種腫瘤細(xì)胞中均有表達(dá)。為了確定腫瘤和正常組織中 BRAP 表達(dá)的差異，使用 TCGA 數(shù)據(jù)庫(kù)分析了 20 種癌癥類型的不同腫瘤和正常組織中的 BRAP mRNA 水平。結(jié)果顯示，BLCA、CHOL、COAD、ESCA、HNSC、KIRC、KIRP、LGG、LIHC、LUAD、LUSC、READ、STAD 和 THCA 中的 BRAP mRNA 水平顯著高于正常組織。圖 1C）?？紤]到TCGA中正常樣本數(shù)量較少，我們整合了GTEx數(shù)據(jù)庫(kù)和TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)，分析了BRAP在27種癌癥類型中的表達(dá)差異。我們發(fā)現(xiàn) 25 種腫瘤中 BRAP 的表達(dá)較高，包括 ACC、BLCA、BRCA、CESC、CHOL、COAD、ESCA、GBM、HNSC、KICH、KIRC、KIRP、LAML、LGG、LIHC、LUAD、LUSC、OV、PAAD、PRAD 、READ、SKCM、STAD、THCA 和 UCS 比在正常組織中（圖 1D）。這些結(jié)果表明 BRAP 在人類泛癌中異常過(guò)表達(dá)。

BRAP 與人類泛癌中的 MMR 基因突變水平和 DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶相關(guān)

MMR是細(xì)胞中MMR的機(jī)制（Csiszar et al., 2019）。這種機(jī)制中關(guān)鍵基因的功能喪失會(huì)導(dǎo)致DNA復(fù)制錯(cuò)誤無(wú)法修復(fù)，從而導(dǎo)致產(chǎn)生更高的體細(xì)胞突變和腫瘤發(fā)生（Georgakopoulos-Soares et al., 2020?;?McKinney et al., 2020））。為了評(píng)估 BRAP 在腫瘤發(fā)生中的作用，我們分析了 BRAP 表達(dá)與 MMR 基因突變水平之間的相關(guān)性。結(jié)果表明，BRAP 表達(dá)與人類泛癌中的五個(gè) MMR 基因（MLH1、MSH2、MSH6、PMS2 和 EPCAM）突變水平顯著相關(guān)，UCS 是一個(gè)例外。圖 2A）。

DNA 甲基化是一種可以改變基因表達(dá)的表觀遺傳修飾（Kim 等人，2018 年；Masser 等人，2018 年；Tiffen 等人，2020 年）。DNA甲基化狀態(tài)的改變是腫瘤發(fā)生的重要因素（Butler et al., 2020）。因此，我們接下來(lái)研究了 BRAP 表達(dá)與四種 DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT1、DNMT2、DNMT3A 和 DNMT3B）表達(dá)之間的相關(guān)性。有趣的是，BRAP 的表達(dá)與人類泛癌中 DNMT1、DNMT2、DNMT3A 和 DNMT3B 的表達(dá)密切相關(guān)，而 UCS、TGCT 和 SARC 是例外。圖 2B）?？傊?，有結(jié)果表明 BRAP 可能通過(guò)調(diào)節(jié)人類泛癌中的 DNA 損傷或甲基化狀態(tài)來(lái)介導(dǎo)腫瘤發(fā)生。

BRAP 在人類泛癌中的預(yù)后潛力

我們接下來(lái)研究了 BRAP 表達(dá)是否與泛癌患者的預(yù)后相關(guān)。通過(guò)對(duì) 33 種癌癥類型的單變量生存分析，我們發(fā)現(xiàn) BRAP 表達(dá)影響 6 種癌癥類型的患者 OS，包括 KICH、KIRC、KIRP、LIHC、MESO 和 THYM。圖 3A）。此外，Kaplan-Meier 曲線顯示 BRAP 表達(dá)增加與 KICH (?P?= 0.0046, HR = 1.19)、KIRP (?P?= 0.063, HR = 1.05)、LIHC (?P?< 0.0001, HR = 1.1)、和 MESO（P?= 0.00093，HR = 1.06）。KIRC (?P?= 0.0015, HR = 0.97) 和 THYM (?P?< 0.0001, HR = 0.8) 是例外情況，高水平的 BRAP 表現(xiàn)出更好的預(yù)后 (圖 3B）。

此外，我們分析了 BRAP 表達(dá)與患者 DFI 的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn) BRAP 表達(dá)影響患者在三種癌癥類型中的 DFI，包括 KIRP、LIHC 和 PRAD。圖 4A）。Kaplan-Meier DFI 曲線顯示，在 KIRP（ P?= 0.00095，HR = 1.09）和 LIHC（P?= 0.00099，HR = 1.06）和 PRAD（P?= 0.0019，HR = 0.91）中，BRAP 表達(dá)增加與預(yù)后不良相關(guān)(圖 4B）。同時(shí)，我們還分析了BRAP表達(dá)與患者PFI的關(guān)系。森林圖顯示 BRAP 表達(dá)影響患者在兩種癌癥類型中的 PFI，包括 ACC 和 LIHC（圖 5A）。Kaplan-Meier PFI 曲線顯示 BRAP 表達(dá)增加與 ACC（P?= 0.0063，HR = 1.06）和 LIHC（P?= 0.00025，HR = 1.07）的預(yù)后不良相關(guān)（圖 5B）。總體而言，這些結(jié)果表明 BRAP 表達(dá)與許多癌癥患者的預(yù)后密切相關(guān)，特別是在 LIHC 中，無(wú)論是 OS、DFI 還是 PFI。

BRAP 表達(dá)與免疫浸潤(rùn)和免疫檢查點(diǎn)標(biāo)志物相關(guān)

腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞被認(rèn)為是前哨淋巴結(jié)狀態(tài)和癌癥患者預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子（Ohtani，2007；Azimi 等，2012）。因此，我們研究了 TIMER 數(shù)據(jù)庫(kù)中 33 種癌癥類型的 BRAP 表達(dá)是否與免疫浸潤(rùn)水平相關(guān)。結(jié)果顯示，在COAD、KIRC和LIHC中，BRAP的表達(dá)與B細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞6種浸潤(rùn)性免疫細(xì)胞顯著相關(guān)。圖 6A）。

鑒于 BRAP 表達(dá)與免疫浸潤(rùn)的關(guān)聯(lián)，我們接下來(lái)研究 BRAP 表達(dá)與免疫檢查點(diǎn)基因表達(dá)之間的相關(guān)性。我們選擇了 40 多個(gè)常見(jiàn)的免疫檢查點(diǎn)基因。有趣的是，我們發(fā)現(xiàn)在 LIHC 中，BRAP 的表達(dá)與 36 個(gè)免疫檢查點(diǎn)標(biāo)志物相關(guān)，如 CD200、TNFRSF14、TNFRSF4、CTLA4、CD28 等。圖 6B）?？偟膩?lái)說(shuō)，這些結(jié)果表明 BRAP 在 LIHC 的免疫浸潤(rùn)和免疫逃逸中起著至關(guān)重要的作用。

討論

泛癌分析可以揭示腫瘤的異同，為癌癥預(yù)防和治療靶點(diǎn)的設(shè)計(jì)提供見(jiàn)解（Schaub et al., 2018）。近年來(lái)，許多研究聚焦于全基因組的泛癌分析，揭示與癌癥發(fā)生、發(fā)展相關(guān)的突變、RNA改變和驅(qū)動(dòng)基因，對(duì)癌癥的早期診斷和發(fā)展具有重要意義。生物標(biāo)志物（ICGC/TCGA Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes Consortium，2020 年；PCAWG Transcriptome Core Group，Calabrese 等人，2020 年；Rodriguez-Martin 等人，2020 年）。BRAP 是一種 ESCC 易感基因，在我們之前的研究中被確定在 ESCC 轉(zhuǎn)移中起重要作用。趙等人，2017）。盡管 BRAP 在 ESCC 中得到了廣泛的研究，但其在泛癌中的作用以及是否可以用作生物標(biāo)志物仍然未知。在這項(xiàng)研究中，我們首先全面分析了人類泛癌中的 BRAP。我們發(fā)現(xiàn) BRAP 在 25 種癌癥中異常過(guò)表達(dá)，并且與 MMR 和 DNA 甲基化顯著相關(guān)。此外，我們發(fā)現(xiàn) BRAP 的高表達(dá)與 LIHC 的較差預(yù)后相關(guān)，無(wú)論是 OS、DFI 還是 PFI。此外，我們觀察到 BRAP 表達(dá)與各種癌癥中的免疫浸潤(rùn)和免疫檢查點(diǎn)標(biāo)志物呈正相關(guān)，特別是在 LIHC 中。這些結(jié)果強(qiáng)烈表明 BRAP 可能是一種潛在的生物標(biāo)志物，并在腫瘤免疫中發(fā)揮重要作用。

先前的研究表明，BRAP 可調(diào)節(jié) MAPK 信號(hào)傳導(dǎo) (?Matheny et al., 2004?)。MAPK 信號(hào)通路在調(diào)節(jié)與癌癥發(fā)展相關(guān)的細(xì)胞生長(zhǎng)、存活和分化中發(fā)揮重要作用（Lewis 等人，2018 年；Guo 等人，2020 年）。此外，BRAP 基因座中的遺傳多態(tài)性與結(jié)直腸癌的風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)（Schumacher 等人，2015 年）。我們的上一項(xiàng)研究表明，BRAP 擴(kuò)增發(fā)生在多種人類癌癥中（Zhao et al., 2017）。這些以往的研究都表明，BRAP可能在多種癌癥中異常表達(dá)，并在癌癥的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮重要作用。在本研究中，我們首次發(fā)現(xiàn) BRAP 在人類泛癌中異常過(guò)表達(dá)，包括 ACC、BLCA、BRCA、CESC、CHOL、COAD、ESCA、GBM、HNSC、KICH、KIRC、KIRP、LAML、LGG、 LIHC、LUAD、LUSC、OV、PAAD、PRAD、READ、SKCM、STAD、THCA 和 UCS 與正常組織的比較。這些結(jié)果與我們之前的研究一致，即與正常對(duì)應(yīng)物相比，BRAP 在高比例的 ESCC 中過(guò)度表達(dá)。

在正常細(xì)胞中，MMR 確保了 DNA 復(fù)制的高保真度。MMR 系統(tǒng)由幾個(gè)異二聚體組成，包括 MLH1/PMS2、MSH2/MSH6 和 EPCAM，它們?cè)?DNA 復(fù)制過(guò)程中識(shí)別和糾正基因突變，包括堿基替換、插入、缺失或錯(cuò)配（Boland 和 Goel，2010 年）。MMR 基因的突變或缺陷會(huì)導(dǎo)致遺傳錯(cuò)誤積累的增加，并導(dǎo)致基因組或微衛(wèi)星不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生（Armaghany 等，2012）。這些表明MMR基因突變是腫瘤發(fā)生的預(yù)測(cè)因子。在本研究中，通過(guò)相關(guān)性分析，我們發(fā)現(xiàn) BRAP 表達(dá)與人類泛癌中的 5 個(gè) MMR 基因（MLH1、MSH2、MSH6、PMS2 和 EPCAM）突變水平密切相關(guān)，UCS 和 CHOL 除外。DNA甲基化的改變是腫瘤發(fā)展的重要因素之一（Szigeti et al., 2018）。最近的研究表明，基因啟動(dòng)子的高甲基化是癌癥常見(jiàn)的表觀遺傳特征（Manoochehri 等人，2020 年；Yin 等人，2020 年））。在本研究中，我們發(fā)現(xiàn) BRAP 表達(dá)與人類泛癌中的 DNMT1、DNMT2、DNMT3A 和 DNMT3B 表達(dá)密切相關(guān)，如 ACC、BLCA、BRCA、CESC、COAD、ESCA、GBM、HNSC、KIRP、LAML 、LGG、LIHC、LUSC、OV、PAAD、PCPG、PRAD、SKCM、STAD、THCA、THYM、UCEC 和 UVM。這些結(jié)果有力地支持了我們的結(jié)論，即異常過(guò)表達(dá)的 BRAP 可能通過(guò)調(diào)節(jié) MMR 基因突變水平和 DNA 甲基化在腫瘤發(fā)生中起重要作用。

在本研究中，我們分析了人類泛癌患者 BRAP 水平與預(yù)后的相關(guān)性。結(jié)果顯示，BRAP 表達(dá)增加與幾種腫瘤類型的不良預(yù)后相關(guān)，尤其是在 LIHC 中。無(wú)論是 OS、DFI 還是 PFI 分析，BRAP 高表達(dá)的 LIHC 患者的生存時(shí)間都少于 BRAP 低表達(dá)的 LIHC 患者。這些結(jié)果表明 BRAP 可能是 LIHC 的潛在預(yù)后標(biāo)志物。

近年來(lái)，腫瘤微環(huán)境是腫瘤研究的熱點(diǎn)。由腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞（B細(xì)胞和T細(xì)胞）和其他免疫細(xì)胞（樹(shù)突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞）組成的免疫微環(huán)境是腫瘤微環(huán)境的重要組成部分，被認(rèn)為是腫瘤的“第七標(biāo)志物特征”。Junttila 和 de Sauvage，2013 年）。腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞是免疫微環(huán)境的關(guān)鍵組成部分。研究表明，它在抑制或促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的腫瘤免疫中起重要作用（Woo et al., 2014?;?Berntsson et al., 2016?;?Carvajal-Hausdorf et al., 2017?;?Lianyuan et al., 2018?;?Xu et al., 2018）等，2018）。經(jīng)典樹(shù)突狀細(xì)胞是第一組引發(fā)炎癥反應(yīng)的細(xì)胞。它可以將抗原呈遞給 CD4 + 和 CD8 + T 細(xì)胞，并在自然免疫和適應(yīng)性免疫之間架起橋梁。在正常情況下，顯示出很強(qiáng)的抗腫瘤免疫能力。然而，在趨化因子的作用下，聚集到腫瘤組織的樹(shù)突狀細(xì)胞不成熟，抗原呈遞能力受損，有助于腫瘤免疫逃逸（Srikrishna and Freeze，2009）。免疫逃逸被認(rèn)為是癌癥發(fā)展的跡象之一。巨噬細(xì)胞構(gòu)成了抗腫瘤免疫的第一道防線。然而，TAMs 不能殺死腫瘤細(xì)胞，而是參與腫瘤發(fā)展的過(guò)程 (?Shan et al., 2020）。中性粒細(xì)胞是早期浸潤(rùn)的炎癥細(xì)胞，在啟動(dòng)和擴(kuò)大炎癥反應(yīng)中起關(guān)鍵作用。中性粒細(xì)胞分泌的基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）可以重塑細(xì)胞外基質(zhì)，減少細(xì)胞相互作用，使腫瘤細(xì)胞逃避免疫監(jiān)視，促進(jìn)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移（Fetz et al., 2020?;?Liu and Liu, 2020）。這些都表明腫瘤浸潤(rùn)性免疫細(xì)胞在腫瘤進(jìn)展中起重要作用。然而，對(duì)于 BRAP 在免疫微環(huán)境中的作用知之甚少。在我們目前的研究中，我們發(fā)現(xiàn) BRAP 表達(dá)與 COAD、KIRC 和 LIHC 中的六種免疫浸潤(rùn)細(xì)胞顯著相關(guān)，包括 B 細(xì)胞、CD4 + T 細(xì)胞、CD8 + T 細(xì)胞、樹(shù)突細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞。這些結(jié)果與之前的研究一致，即 BRAP 可以激活炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng) (?Liao et al., 2011?)。此外，BRAP 表達(dá)與免疫檢查點(diǎn)標(biāo)志物之間的相關(guān)性暗示了 BRAP 在調(diào)節(jié) LIHC 中腫瘤免疫學(xué)中的作用。這些新發(fā)現(xiàn)在確定 BRAP 在免疫浸潤(rùn)中的重要作用方面取得了重大進(jìn)展。

總之，本研究表明，BRAP 過(guò)表達(dá)與預(yù)后不良相關(guān)，并增加多種癌癥的 B 細(xì)胞、CD4 + T 細(xì)胞、CD8 + T 細(xì)胞、樹(shù)突細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的免疫浸潤(rùn)水平，尤其是在 LIHC 中.?此外，在 LIHC 中，BRAP 表達(dá)與免疫檢查點(diǎn)標(biāo)記密切相關(guān)。然而，這些結(jié)果是基于數(shù)據(jù)分析的。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證將在我們的下一個(gè)研究中進(jìn)行。因此，BRAP可能在腫瘤免疫中發(fā)揮重要作用，是LIHC患者潛在的預(yù)后生物標(biāo)志物。