PFKL在口腔鳞状细胞癌中的表达及其对预后的影响.pdf
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1、收稿日期:基金项目:国家自然科学基金()作者简介:耿楼(),男,硕士研究生,住院医师,主要从事口腔癌症的研究.通信作者:顾文莉,副主任技师,E m a i l:l i l y g u c o m.P F K L在口腔鳞状细胞癌中的表达及其对预后的影响耿楼a,王莹莹b,顾文莉a(上海交通大学医学院附属第九人民医院a 检验科;b 血液内科,上海 )摘要:目的探究肝型磷酸果糖激酶(P F K L)在口腔鳞状细胞癌(O S C C)中的表达情况及其对患者临床预后的影响.方法从癌症基因组图谱(T C G A)中下载O S C C患者的转录组数据和临床数据,使用R软件对癌组织和正常组织的基因表达差异进行统
2、计分析.通过L a s s o和多因素回归分析筛选出个与P F K L共表达的预后相关基因,并以此构建预后模型.对模型中高、低风险组的差异表达基因进行京都基因与基因组百科全书(K E G G)富集分析.结果T C GA数据分析结果显示,P F K L在O S C C肿瘤组织中显著上调且与患者的不良预后相关;由P F K L相关基因构建的预后模型对O S C C患者的生存期有着良好的预测效果;K E G G富集结果显示在高风险组显著富集的通路集中在细胞增殖和促癌相关基因集.结论P F K L在O S C C患者肿瘤组织中高表达,其表达水平与临床分期、N分级和G分级有关,并且是O S C C预后不
3、良的独立危险因子,可能通过多种信号途径促进O S C C的发生发展.关键词:肝型磷酸果糖激酶;口腔鳞状细胞癌;基因集富集分析;预后;信号通路中图分类号:R 文献标志码:A文章编号:()D O I:/j c n k i n c d m E x p r e s s i o no fP F K Li nO r a l S q u a m o u sC e l lC a r c i n o m aa n dI t sE f f e c t o nP r o g n o s i sG E N GL o ua,WA N GY i n g y i n gb,G U W e n l ia(a D e p a
4、r t m e n t o fC l i n i c a lL a b o r a t o r y;b D e p a r t m e n t o fH e m a t o l o g y,S h a n g h a iN i n t hP e o p l esH o s p i t a l,S h a n g h a iJ i a oT o n gU n i v e r s i t yS c h o o l o fM e d i c i n e,S h a n g h a i ,C h i n a)A B S T R A C T:O b j e c t i v e T o i n v e s
5、 t i g a t et h ee x p r e s s i o no f l i v e r t y p ep h o s p h o f r u c t o k i n a s e(P F K L)i no r a l s q u a m o u sc e l l c a r c i n o m a(O S C C)a n d i t se f f e c to nc l i n i c a l p r o g n o s i so fp a t i e n t s M e t h o d s T h e t r a n s c r i p t o m ea n dc l i n i
6、c a l d a t ao fO S C Cp a t i e n t sw e r ed o w n l o a d e df r o mt h eC a n c e rG e n o m eA t l a s(T C GA),a n d t h ed i f f e r e n c e s i ng e n ee x p r e s s i o nw e r e s t a t i s t i c a l l ya n a l y z e du s i n g t h eRs o f t w a r e F i v ep r o g n o s i s r e l a t e dg e
7、n e s c o e x p r e s s e dw i t hP F K Lw e r e s c r e e n e do u tb yL a s s oa n dm u l t i v a r i a t er e g r e s s i o na n a l y s i s t oe s t a b l i s hap r o g n o s t i cm o d e l T h ed i f f e r e n t i a l l ye x p r e s s e dg e n e sb e t w e e nh i g ha n d l o wr i s kg r o u p
8、sw e r e a n a l y z e db yK E G Ge n r i c h m e n t R e s u l t s T h eT C GAa n a l y s i ss h o w e d t h a tP F K Lw a s s i g n i f i c a n t l yu p r e g u l a t e d i nO S C Ca n dw a s a s s o c i a t e dw i t hp o o rp r o g n o s i so fp a t i e n t s T h ep r o g n o s t i cm o d e l c o
9、 n s t r u c t e db yP F K L r e l a t e dg e n e sh a dag o o dp r e d i c t i v ee f f e c to nt h e s u r v i v a l o fO S C Cp a t i e n t s T h eK E G Gp a t h w a ye n r i c h m e n t a n a l y s i s s h o w e d t h a t t h e s i g n i f i c a n t l ye n r i c h e dp a t h w a y sw e r ei n v
10、o l v e di nc e l lp r o l i f e r a t i o na n dc a n c e r p r o m o t i n gg e n es e t si nt h eh i g h r i s kg r o u p C o n c l u s i o n P F K L i sh i g h l ye x p r e s s e d i n t u m o r t i s s u e s o fO S C Cp a t i e n t s,a n di t se x p r e s s i o n i s r e l a t e d t oc l i n i
11、c a l s t a g e,Ng r a d e a n dGg r a d e I na d d i t i o n,i t i s a n i n d e p e n d e n t r i s k南昌大学学报(医学版)年第 卷第期J o u r n a l o fN a n c h a n gU n i v e r s i t y(M e d i c a lS c i e n c e s),V o l N o f a c t o r f o r p o o r p r o g n o s i s,a n dp r o m o t e s t h eo c c u r r e n c
12、e a n dp r o g r e s s i o no fO S C Ct h r o u g hav a r i e t yo f s i g n a l i n gp a t h w a y s K E Y WO R D S:p h o s p h o f r u c t o k i n a s e,l i v e r t y p e;o r a l s q u a m o u sc e l l c a r c i n o m a;G e n eS e tE n r i c h m e n tA n a l y s i s;p r o g n o s i s;s i g n a l p
13、 a t h w a y口腔癌是最常见的头颈部恶性肿瘤之一,年全球约有口腔癌新发病例 万例,死亡病例 万例 .口 腔 鳞 状 细 胞 癌(O S C C)占 口 腔 癌 的 以上,起病隐匿,侵袭性强,易于复发和转移.近年来,临床尽管在O S C C诊断及治疗方面已取得较大进 展,但O S C C患 者 的年 生 存 率 仍 低 于 .因此,深入探索O S C C发生及进展过程中的潜在分子机制,有助于为合理制定靶向治疗或联合治疗策略提供依据,从而改善O S C C患者的生存预后.磷酸果糖激酶(P F K )是细胞糖酵解途径的第一个限速酶,催化果糖 磷酸转变为果糖,二磷酸,此 过 程 为 不 可
14、逆 反 应.P F K 包 括 肝 型(P F K L)、肌型(P F KM)和血小板型(P F K P)种亚型,各亚型在不同类型肿瘤中的表达情况不尽相同 .近年来,有关P F K L参与糖酵解促进肿瘤生长的研究报告陆续面世.比如,有研究 发现肺癌细胞中m i R 可下调P F K L的表达,抑制癌细胞糖酵解及肿瘤生长,且P F K L高表达的肺癌患者整体生存率较差.还有报道 称P F K L是T A p 的靶基因,在肿瘤 细 胞 中 高 表 达,T A p 可 增 强P F K L的表达,增强细胞的有氧糖酵解,促进肿瘤增殖.然而,P F K L在O S C C中发挥的调控功能及相关分子机制尚
15、未明确,有待进一步探索.本研究旨在以生物信息学为基础,结合细胞学实验探讨P F K L在O S C C中的表达、预后意义并预测其可能的调控机制,以期为O S C C的发病机制的阐明和靶向治疗策略的开发提供新的线索.材料和方法数据采集和患者分组从T C GA数 据 库(h t t p:/t c g a d a t a n c i n i hg o v/)中下载 例正常口腔组织和 例O S C C组织的转录组数据以及所有纳入研究的O S C C患者的临床资料数据.以O S C C组织中P F K L和P F K PmR NA表达量的中位数为界,在后续生存分析中将患者分成高表达和低表达组.P F K
16、 L在正常组织和O S C C组织的蛋白表达数据来自C P T A C数据库(h t t p s:/p r o t e o m i c s c a n c e r g o v/p r o g r a m s/c p t a c).主要试剂和细胞培养正常口腔上皮细胞HOK和O S C C细胞HN、HN 和HN 由上海口腔研究所惠赠.DMEM培养基,胰蛋白酶购自北京中生奥邦公司,胎牛血清购自美国H y c l o n e公司.一抗(P F K L和 a c t i n)购自美国A b c a m公司,二抗购自武汉爱博泰克公司.上述细胞均采用含有 胎牛血清和双抗的DMEM培养基进行培养,培养环境为
17、和 C O的细胞培养箱.P F K 表达水平差异及与患者临床病理学参数的关系分析比较O S C C患者正常组织和肿瘤组织中P F K L和P F K P的表达水平差异,以及其表达水平与不同临床病理学参数之间的关系.采用单因素和多因素C o x回归分析P F K L表达量及各临床参数与O S C C患者预后的关系并计算风险比(HR).蛋白免疫印迹实验(W e s t e r nb l o t)收集HOK、HN、HN 和HN 细胞,用R I P A裂解液裂解后分离总蛋白,蛋白定量后进行S D S P AG E电泳,结束后转移至硝酸纤维素膜上.用脱脂奶粉室温封闭h后,用稀释的一抗(P F K L ;
18、a c t i n )在 冰箱中摇床上孵育过夜.次日用含吐温的磷酸盐缓冲液洗涤次,每次 m i n,后将膜置于二抗 山羊抗免I g G(HL)HR P 稀释液中室温孵育h,后再次洗膜次.用蛋白成像仪检测蛋白条带,使用I m a g eJ软件进行蛋白定量,分析P F K L的相对表达水平.与P F K L共表达的差异表达基因鉴定及预后模型建立使用l i mm a包分析O S C C和正常组织的差异表达基因,标准为“P,|l o gF o l d c h a n g e(F C)|”.随 后 进 行S p e a r m a n相 关 系 数 分 析,鉴 定 与P F K L共表达的基因.利用R语
19、言s u r v m i n e r包进行C o x比例风险回归分析,筛选P F K L共表达差异基因中与O S C C患者总体生存率(O S)显著相关的基因.利用R语言中的s u r v i v a l包和g l m n e t包进行L a s s o回归分析,选择最优的纳入模型中,筛选耿楼等:P F K L在口腔鳞状细胞癌中的表达及其对预后的影响P F K L共表达差异基因中与预后显著相关的基因.在L a s s o筛选的基础上,构建多因素C o x风险回归模型,并计算风险分数来评估患者的预后.风险评分()MYO H()H P()C o r f ()P A D I()A S C L,根据中
20、位风险评分将O S C C患者分为高危组和低危组.基因集富集分析利用P F K L表达水平的中位数将O S C C样本分为高表达组和低表达组,并使用G S E A对组的差异表达基因进行京都基因与基因组百科全书(K E G G)通路富集分析.以P 表示富集的通路有统计学意义.结果P F K L和P F K P在O S C C组织中高表达O S C C组织中P F K L和P F K P的mR NA表达水平显著高于正常口腔组织(P ),而P F KM表达水平差异无统计学意义(P),见图 AC.并且,O S C C组织中P F K L和P F K P的表达水平显著高于癌旁组织(P ),而P F KM
21、表达水平差异无统计学意义(P),见图 DF.癌组织87654PFKL mRNA表达量*正常组织癌组织987654PFKP mRNA表达量*正常组织AB8642PFKM mRNA表达量ns正常组织癌组织CPFKL mRNA表达量*癌旁组织癌组织87654PFKP mRNA表达量*癌旁组织癌组织DEPFKM mRNA表达量ns癌旁组织癌组织F7.06.56.05.55.04.54.09876543P ,n s:P.图P F K L和P F K P在O S C C组织中高表达P F K L和P F K P表达水平与临床特征之间的关系临床分期期患者肿瘤组织的P F K L表达水平显著高于期患者(P )
22、,见 图 A;发生淋巴结转移的患者(N N)肿瘤组织的P F K L表达水平高于未发生淋巴结转移患者(N,P),见图 B;组织学分级G G 患者肿瘤组织P F K L表达水平高于G 患者(P),见图 C.而P F K P的表达水平仅与O S C C患者的组织学分级有关(P),与临床分期和淋巴结转移状态均不相关,见图 DF.采用单因素C o x回归分析年龄、性别、吸烟、临床分期、T分级、N分级和P F K L表达水平对O S C C患者预后的影响.结果表明,T分级(HR ,P ),N分级(HR ,P )以及P F K L的表达水平(HR ,P )与患者不良预后相关.将单因素回归分析中有统计学差异
23、的变量纳入多因素C o x分析中,结果显示,P F K L高表达(HR ,P )和T分级(HR ,P )是O S C C患者独立的不良预后因素.见表.南昌大学学报(医学版)年月,第 卷第期87654PFKL mRNA表达量*期期A87654PFKL mRNA表达量*N0N1N3B8765PFKL mRNA表达量*G1G2G3C987654PFKP mRNA表达量ns期期D987654PFKP mRNA表达量nsN0N1N3E987654PFKP mRNA表达量*G1G2G3FP,P,n s:P.图P F K L和P F K P表达与O S C C患者临床特征的关系表O S C C患者疾病特异性
24、生存率的单因素和多因素C o x回归分析n 参数n单因素分析多因素分析HR(C I)PHR(C I)P年龄 ()性别女 男 ()吸烟否 是 ()临床分期 ()临床T分级T T T T ()()临床N分级N N N ()()P F K L表达高 低 ()()P F K L蛋白在O S C C组织和细胞中高表达利用U a l c a n数据库分析C P T A C数据并对结果进行可视化,以验证P F K L在O S C C组织中的蛋白表达水平以及与临床病理参数的关系.结果显示O S C C肿瘤组织中P F K L蛋白的表达水平显著高于正常组织(P ),见图 A;其中组织学分级G 的患者P F K
25、L蛋白表达水平显著高于G 和G 患者(P 或P ),见图 B.蛋白免疫印记实 验 结 果 显 示,O S C C细 胞 系HN,HN 和HN 中P F K L蛋白的表达水平显著高于正常口腔上皮细胞HOK(P 或P ),见图 C.耿楼等:P F K L在口腔鳞状细胞癌中的表达及其对预后的影响PFKL/-atin相对表达量*HN6*HN4HOKHN302.01.51.00.50.0C3210-1-2-3Z值*G1G2*G3B3210-1-2-3Z值*正常组织癌组织AP,P .图P F K L蛋白在O S C C组织和细胞中高表达P F K L相关基因预后模型的建立及验证以O S C C数据集作为训
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