PDE1B表达与胃癌预后和肿瘤微环境的生物信息学分析

摘要

目的：通过生物信息学方法筛选胃癌中具有差异预后意义的调节性细胞死亡和衰老基因，分析磷酸二酯酶1 (PDE1) B对胃癌患者生存预后的影响。方法：自TCGA公共数据库下载胃癌基因表达数据和临床数据，本地数据库中随机抽取50例胃癌患者，收集其临床信息和石蜡样本，包括胃癌组织和癌旁正常组织。采用R软件“limma”程序包筛选差异表达基因（DEGs），单因素COX分析和Kaplan-Meier生存分析筛选有预测生存价值的DEGs，获取影响胃癌患者生存预后的交集基因，筛选与临床病理特征最具关联的基因PDE1B。TCGA数据库和Kaplan-Meier生存分析检测胃癌患者癌旁正常组织和胃癌组织中PDE1B mRNA表达水平及其与胃癌患者生存期的关系，采用基因本体论（GO）功能和京都基因与基因组百科全书（KEGG）信号通路富集分析PDE1B生物学功能，CIBERSORT算法、肿瘤免疫数据库（TISIDB）和GSCA在线网站分析PDE1B与肿瘤微环境、免疫特征分子和药物敏感性的相关性。实时荧光定量PCR (RT-qPCR)法检测胃癌患者胃癌组织和癌旁正常组织中PDE1B mRNA表达水平。结果：共筛选716个DEGs，其中505个DEGs表达上调（P<0.05）,211个DEGs表达下调（P<0.05），获得10个影响生存预后的交集基因，PDE1B mRNA表达水平与胃癌患者临床病理特征关系最为密切，其与年龄、肿瘤分级、肿瘤分期和肿瘤T、N及M期有关联（P<0.05）；与G1-G2、 StageⅠ、 T1-T2、 N0和M0期胃癌患者比较，G3-G4、 StageⅡ-Ⅳ、T3-T4、N1-N3和M1分期胃癌患者胃癌组织中PDE1B mRNA表达水平均明显升高（P<0.05）。与癌旁正常组织比较，胃癌患者胃癌组织中PDE1B mRNA表达水平明显降低（P<0.05）；与PDE1B低表达胃癌患者比较，PDE1B高表达胃癌患者总体生存率明显降低（P<0.01）。PDE1B表达、年龄和肿瘤分期是胃癌患者预后的危险因素（P<0.05）。在调整了性别、年龄、肿瘤分级和肿瘤分期后，PDE1B表达是影响胃癌患者预后的独立危险因素（P<0.05）。PDE1B主要富集于免疫球蛋白产生、钙离子转运、第二信使介导的信号转导等生物过程（BP）,T淋巴细胞受体复合体、细胞膜信号受体复合体和含胶原蛋白的细胞外基质等细胞成分（CC），抗原结合、糖胺聚糖结合和细胞外基质结构成分等分子功能（MF）;PDE1B主要参与了神经活性配体-受体相互作用、钙信号通路、环磷酸鸟苷（cGMP）-蛋白激酶G (PKG)信号通路及细胞因子-细胞因子受体的相互作用等途径。PDE1B与调节性T淋巴细胞（r=0.488）、髓源性抑制细胞（r=0.474）和巨噬细胞（r=0.617）呈正相关关系（P<0.01）；与PDE1B低表达胃癌患者比较，PDE1B高表达胃癌患者促进肿瘤的调节性T淋巴细胞、单核细胞和M2型巨噬细胞浸润均明显增加（P<0.05）。PDE1B mRNA表达水平与免疫抑制剂转化生长因子β (TGF-β) 1 (r=0.535)、集落刺激因子1受体（CSF1R）(r=0.519)、免疫激活剂外核苷三磷酸二磷酸水解酶1 (ENTPD1)(r=0.593)和CXC趋化因子配体12 (CXCL12)(r=0.646)呈正相关关系（P<0.01）。PDE1B高表达的胃癌组织对氟尿嘧啶（-0.3<-0.1）、甲氨蝶呤（-0.3<-0.1）和地西他滨（-0.3<-0.1）等药物较为敏感（P<0.05）。与癌旁正常组织比较，胃癌患者胃癌组织中PDE1B mRNA表达水平明显降低（P<0.01）；与PDE1B低表达胃癌患者比较，PDE1B高表达胃癌患者总体生存率明显降低（P<0.05）；与T1-T2期胃癌患者比较，肿瘤T3-T4期胃癌患者胃癌组织中PDE1B mRNA表达水平明显升高（P<0.01）。结论：PDE1B是胃癌患者预后的独立危险因素，可作为胃癌预后不良的有效指标。

关键词

胃肿瘤 / 生存预后 / 磷酸二酯酶1B / 肿瘤微环境 / 药物敏感性

基金资助

国家自然科学基金项目（81850518）; 国家科技支撑计划项目（2009BAI82B02）