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基于TCGA数据库分析肌动蛋白结合蛋白1在头颈部鳞状细胞癌中的表达及对预后的影响

2023-07-11 47 上传者：管理员

摘要：分析肌动蛋白结合蛋白1(fascin actin-bundling protein 1,FSCN1)在头颈部鳞状细胞癌(head and neck squamous cell carcinoma, HNSCC)中的表达及与预后的关系。方法 TCGA数据库中下载HNSCC的RNASeq数据和临床特征数据，分析FSCN1在HNSCC中的表达及与预后的关系。LinkedOmics数据库分析HNSCC中与FSCN1的共表达基因并进行富集分析。结果正常组织及HNSCC组织中FSCN1表达量分别为6.97(5.79,7.52)和9.10(8.54,9.56),FSCN1在HNSCC组织中高表达(P<0.01);HNSCC组织及癌旁组织中FSCN1表达量分别为9.395(8.966,9.764)和7.084(5.907,7.543),HNSCC组织中FSCN1表达量升高(P<0.01)。N分期、淋巴及血管侵犯及FSCN1表达与患者的生存相关(P<0.05)。FSCN1的共表达基因主要富集的生物学过程包括细胞黏附、血管生成等，分子功能包括细胞黏附分子结合、钙黏着蛋白绑定等，细胞组分包括黏着斑、质膜等，KEGG通路包括黏着斑、肌动蛋白骨架的调控等信号通路。免疫组化证实，与癌旁组织相比，HNSCC患者癌组织中FSCN1表达水平升高(χ2=19.285,P<0.001),FSCN1主要表达于细胞胞浆中。结论 FSCN1与HNSCC临床预后显著相关且可作为靶向治疗的一个新靶点。

关键词：
TCGA数据库
头颈部鳞状细胞癌
富集分析
肌动蛋白结合蛋白1
预后
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头颈部鳞状细胞癌(head and neck squamous cell carcinoma, HNSCC)起源于口腔、咽喉部黏膜上皮，约占头颈部恶性肿瘤90%以上[1]。HNSCC易侵袭和转移，60%以上的HNSCC患者在初次确诊时已发生转移，单一转移的HNSCC患者5年总生存率约为35%(95% CI:16%～54%),而多发性转移的HNSCC患者的5年总生存率仅为4%(95% CI:2%～9%) [2]。因此，早期明确HNSCC的发病、侵袭转移机制及治疗靶点对提高患者的预后尤其重要。肌动蛋白结合蛋白1(fascin actin-bundling protein 1,FSCN1)属于一种高度保守的肌动蛋白结合蛋白，近年来研究发现FSCN1在恶性肿瘤细胞的增殖和侵袭生理过程中起着重要的作用[3],研究也证实FSCN1在多种恶性实体肿瘤如胃癌[4]、卵巢癌[5]等癌组织中显著高表达。目前关于FSCN1与HNSCC的发生发展机制及预后关系的研究未见报道。因此，本研究采用TCGA数据库从大样本层面探讨FSCN1在HNSCC中的转录水平及与预后的关系。

1、资料与方法

1.1资料

从TCGA数据库(http: //www. Tcga.org/)中下载HNSCC患者FSCN1 mRNA的相关数据集。数据集中HNSCC癌组织502例，正常对照44例，此外，含有43例HNSCC癌组织及配对的癌旁组织；从下载的临床数据中分别提取患者的临床-病理数据，包括性别、年龄、T分期、N分期、M分期、临床分期、组织学分级、淋巴及血管侵犯等。

1.2方法

1.2.1预后分析

采用K-M生存分析FSCN1低表达和高表达2组的总体生存率，采用单因素和多因素Cox回归分析与患者预后的相关因素，探讨FSCN1基因转录水平在HNSCC患者预后评估中的临床价值。

1.2.2 HNSCC中FSCN1的相关性基因筛选及GO、KEGG富集分析

通过数据库LinkedOmics(http: //www.linkedomics.org/)选择HNSCC中与FSCN1的共表达基因，分别选取前50例显著正相关及负相关的基因，参数设置：p_spearman<0.01,并对100个相关性基因进行GO、KEGG富集分析，参数设置：P<0.01。富集分析通过DAVID数据库进行(https: //david.ncifcrf.gov/home.jsp)。

1.2.3独立样本验证

选取本院耳鼻咽喉头颈外科的15例HNSCC患者，手术后获取癌组织及配对的癌旁组织，采用免疫组化法验证FSCN1在HNSCC组织及癌旁组织中的表达。鼠源性FSCN1单克隆抗体购于北京诺为生物，SP免疫组化染色试剂盒及二抗(HRP标记羊抗鼠IgG)购于上海碧云天生物试剂有限公司。免疫组化具体方法见本课题组前期研究[6]。

1.3统计学处理

数据集采用R软件包进行分析整理。计量数据符合非正态分布，采用中位数描述，2组间比较采用Wilcoxon检验，患者预后的相关因素采用Cox回归分析，K-M曲线分析FSCN1表达与患者预后的关系，以P<0.05为差异有统计学意义。

2、结果

2.1 FSCN1在HNSCC组织中的表达

正常组织及HNSCC组织中FSCN1表达量分别为6.970(5.793,7.520)和9.100(8.536,9.560),与正常组织相比，FSCN1在HNSCC组织中高表达(P<0.01)。HNSCC组织及癌旁组织中FSCN1表达量分别为9.395(8.966,9.764)和7.084(5.907,7.543),与癌旁组织相比，HNSCC组织中FSCN1表达量升高(P<0.01)。

2.2 FSCN1表达与HNSCC患者预后的关系

单因素Cox回归分析结果显示，N分期、M分期、淋巴及血管侵犯及FSCN1表达与患者的生存相关(P<0.05);多因素Cox回归分析结果显示，N分期、淋巴及血管侵犯及FSCN1表达与患者的生存相关(P<0.05),见表1。K-M曲线结果显示，FSCN1高表达和低表达患者的中位生存时间分别为34.6个月和58.7个月，FSCN1高表达的HNSCC患者预后较差(P=0.002),见图1。

表1 HNSCC患者预后的COX单因素及多因素分析

图1 FSCN1表达与HNSCC患者生存的K-M曲线

2.3 FSCN1在HNSCC中的共表达基因及其GO、KEGG富集分析

HNSCC中与FSCN1成正相关的基因包括GSDME、ACTB及ACTN1等；成负相关的基因包括FAM3B、TNFRSF13C、METTL7A等。GO富集分析结果显示，FSCN1在HNSCC中的共表达基因主要富集的生物学过程包括细胞黏附、血管生成等，主要富集的分子功能包括细胞黏附分子结合、钙黏着蛋白绑定等，主要富集的细胞组分包括黏着斑、质膜等。KEGG富集分析结果显示，FSCN1在HNSCC中的共表达基因主要富集在黏着斑、肌动蛋白骨架的调控等信号通路。

2.4独立样本验证

本研究中HNSCC癌组织FSCN1高表达13例，中-低表达2例，癌旁组织中高表达1例，中-低表达14例，与癌旁组织相比，HNSCC患者癌组织中FSCN1表达水平升高(χ2=19.285,P<0.001)。FSCN1主要表达于细胞胞浆中，呈现棕黄色及棕褐色颗粒。见图2。

图2 HNSCC患者癌组织中FSCN1表达定位(×40)

注：A.癌组织中FSCN1表达弱阳性(+);B.癌组织中FSCN1表达中度阳性(++);C.癌组织中FSCN1表达强阳性(+++)。

3、讨论

据2020年全球癌症统计数据结果显示[7],中国头颈部恶性肿瘤发病率占所有癌症的5%左右，每年约有60万新发患者和30万患者死亡。尽管近年来手术、放化疗及生物制剂在治疗HNSCC取得了显著进展，但大多数转移患者5年生存率仍未取得明显提高。HNSCC具体发生发展及侵袭转移机制不清，研究认为上皮间质转化、癌细胞糖酵解途径、缺氧微环境、中性粒细胞浸润等均与其相关[8]。目前在临床上，中晚期HNSCC患者的治疗仍面临巨大的挑战，然而，随着肿瘤免疫学的深入研究，免疫治疗可能为患者带来新的希望，肿瘤免疫治疗逐渐成为最有优势的抗肿瘤治疗方式之一[9,10,11]。

FSCN1属于一种细胞骨架蛋白，在细胞迁移、运动、黏附及细胞间相互作用中发挥了重要作用，FSCN1还在形成和稳定丝状伪足中发挥作用，诱导细胞迁移；此外，FSCN1是多个microRNAs的下游靶点，参与多种生物过程，如上皮-间质转化和自噬，具有调节多种肿瘤细胞的侵袭和迁移能力，FSCN1水平升高与多种肿瘤细胞的迁移和侵袭以及患者的不良预后有关[12]。FSCN1可通过多种不同的机制促进肿瘤的发生，FSCN1过表达后可激活PI3K/AKT信号通路，从而诱导基质金属蛋白酶9(matrix metalloprotein 9,MMP-9)和N-Cadherin蛋白表达水平上调，当采用PI3K/AKT抑制剂处理后可抑制FSCN1的表达进而减弱肾细胞癌的侵袭[13];FSCN1可被miR-145-5p靶向负调控，miR-145-5p过表达可抑制FSCN1的表达而抑制喉癌细胞株的侵袭[14];此外，研究也证实FSCN1启动子甲基化水平与甲状腺癌的发生有关[15]。

目前关于FSCN1在HNSCC中的表达报道较少，本研究证实，FSCN1在HNSCC高表达，且预后分析也发现FSCN1高表达与HNSCC患者的不良预后有关，FSCN1高表达的HNSCC患者的中位生存时间缩短。因此，上述结果均提示FSCN1在一定程度上可能参与了HNSCC的发生发展及侵袭转移，FSCN1高表达与HNSCC患者的不良预后密切相关。王逢春等[16]研究同样证实FSCN1蛋白在胃癌中高表达，可能参与胃癌肿瘤的分化、转移过程，FSCN1高表达是影响胃癌患者预后的独立危险因素。为进一步探讨FSCN1在HNSCC中的促癌机制，选择了100个与FSCN1共表达基因进行富集分析，结果提示，FSCN1可能通过细胞间黏附、血管生成、调控肌动蛋白骨架等机制促进HNSCC的发生发展。值得注意的是，肿瘤细胞间黏附异常在肿瘤细胞免疫逃逸的生理过程中扮演了重要作用[17,18]。为了进一步验证FSCN1在HNSCC中的表达水平，收集了本院15例HNSCC组织及配对的癌旁组织，免疫组化结果同样证实FSCN1在HNSCC中高表达，且FSCN1主要表达于细胞浆中。

综上所述，FSCN1在HNSCC中高表达，且FSCN1高表达与不良预后相关，FSCN1可能作为HNSCC治疗的一个潜在的免疫治疗靶点。

参考文献:

[4]于嫔,朱蔚远,彭文斌,等.FSCN1蛋白在胃癌组织中的表达及临床意义[J].现代消化及介入诊疗,2022,25(1):81-84.

[5]丁转南,黄丽珊,黄素然,等.FSCN1,elF-4A,hMOF在卵巢癌中的表达及意义[J].疑难病杂志,2020,19(2):175-179.

[6]苏博,闫振宇,王欣欣,等.食管癌组织中IL-33表达水平与临床病理特征及预后的关系[U].中国卫生检验杂志,2022,32(2):139-142

[8]党瑶,皇甫辉,秦艺骁,等.头颈部鳞状细胞癌转移机制及其影响因素研究进展[J].实用肿瘤学杂志,2021,35(1):78-82.

[9]张娣,董梅.头颈部鳞癌免疫治疗靶点的研究进展[J].中华肿瘤防治杂志,2022,29(1):72-78.

[10]邢续扬,王孝春,何伟.肿瘤免疫治疗及其药物研发进展[J].中国药科大学学报,2021,52(1):10-19.

文章来源:王欣欣,闫振宇,苏博.基于TCGA数据库分析肌动蛋白结合蛋白1在头颈部鳞状细胞癌中的表达及对预后的影响[J].中国卫生检验杂志,2023,33(13):1621-1624.