TACC3 mRNA在乳腺癌中的表達(dá)及其基因富集分析

覃燕，楊迪，覃花杏，羅前穎

(1.右江民族醫(yī)學(xué)院護(hù)理學(xué)院，廣西 百色 533000；2.右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院小兒外科，廣西 百色 533000；3.右江民族醫(yī)學(xué)院研究生學(xué)院，廣西 百色 533000)

乳腺癌是全球女性最常見(jiàn)的惡性腫瘤，是女性腫瘤患者中發(fā)病率最高的腫瘤之一，乳腺癌的發(fā)病目前已呈年輕化趨勢(shì)，已經(jīng)成為危害女性健康頭號(hào)殺手[1]。在常規(guī)手術(shù)、化療等治療后如果出現(xiàn)復(fù)發(fā)或者轉(zhuǎn)移，乳腺癌患者的預(yù)后往往不良，特別是乳腺癌的治療進(jìn)入分子分型的時(shí)代，三陰性乳腺癌在早期已經(jīng)出現(xiàn)轉(zhuǎn)移并且對(duì)化療耐藥，死亡風(fēng)險(xiǎn)明顯高于其他類(lèi)型的乳腺癌患者[2]，嚴(yán)重威脅著女性的生命。因此尋找一種敏感性高的指標(biāo)對(duì)乳腺癌的診療具有重要意義。

轉(zhuǎn)錄相關(guān)酸性卷曲蛋白3(transforming acidic coiled coil protein 3，TACC3)是TACC家族的重要成員，作為一種非機(jī)動(dòng)微管相關(guān)蛋白(microtubule-associated protein，MAP)定位于細(xì)胞中心體，對(duì)有絲分裂紡錘體的穩(wěn)定性有重要的意義[3-4]。多個(gè)研究發(fā)現(xiàn)，TACC3的mRNA在多種癌組織中表達(dá)高于癌旁組織或者正常組織，并且高表達(dá)TACC3的癌癥患者預(yù)后較低表達(dá)的癌癥患者預(yù)后差[5-8]。而TACC3在乳腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)，TACC3在乳腺癌組織中呈高表達(dá)[9]。最新研究發(fā)現(xiàn)，TACC3可作為乳腺癌獨(dú)立的預(yù)后因素[10]。近年的基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)TACC3能促進(jìn)癌細(xì)胞增值及癌細(xì)胞遷移，與癌癥的發(fā)展具有密切的關(guān)系[7-8，11]。然而關(guān)于TACC3是否能夠調(diào)控相關(guān)基因而影響乳腺癌的發(fā)生發(fā)展報(bào)道較少。因此，本研究利用美國(guó)國(guó)立生物技術(shù)信息中心(National Canter for Biotechnology Information，NCBI)的基因表達(dá)匯編(Gene Expression Omnibus，GEO)公共數(shù)據(jù)集，探討TACC3的mRNA水平在乳腺癌中的表達(dá)和臨床價(jià)值，探尋TACC3參與乳腺癌發(fā)生發(fā)展可能的作用機(jī)制。

1 材料與方法

1.1數(shù)據(jù)收集 在NCBI上的GEO(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)公共數(shù)據(jù)庫(kù)中下載與乳腺癌相關(guān)的GSE42568的基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)series matrix數(shù)據(jù)文件。GSE42568[12]總共有121例樣本數(shù)據(jù)集，其中104例癌組織與17例正常組織。數(shù)據(jù)集中以探針信號(hào)強(qiáng)度反映基因的相對(duì)表達(dá)量，且數(shù)據(jù)集中附帶有數(shù)據(jù)相應(yīng)的臨床信息及預(yù)后資料。

1.2臨床相關(guān)性研究 運(yùn)用R語(yǔ)言將GSE42568表達(dá)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，其中以探針名代表的基因表達(dá)量轉(zhuǎn)化為以基因名表示每個(gè)基因。GSE42568表達(dá)譜數(shù)據(jù)中附帶的臨床資料包括數(shù)據(jù)中每一個(gè)乳腺癌患者的年齡、腫瘤分級(jí)、淋巴結(jié)狀態(tài)、雌激素受體狀態(tài)、T分期等臨床信息，以及總生存時(shí)間等生存分析數(shù)據(jù)，可進(jìn)一步進(jìn)行臨床數(shù)據(jù)相關(guān)分析及生存分析。結(jié)合目前較常用表達(dá)譜數(shù)據(jù)單基因分析方法，104例乳腺癌樣本以TACC3 mRNA的表達(dá)水平進(jìn)行高低排序，取中位值6.6588175將其分為52例TACC3 mRNA高表達(dá)組和52例TACC3 mRNA低表達(dá)組，并分析兩組的乳腺癌患者的生存時(shí)間是否有差異。

1.3基因富集分析(GSEA) 在GSEA網(wǎng)站下載GSEA2-2.2.3(JAVA版本)，將GSE42568數(shù)據(jù)集導(dǎo)入GSEA軟件。參照基因集由GSEA網(wǎng)站MsigDB數(shù)據(jù)庫(kù)中提供與生物信號(hào)傳導(dǎo)相關(guān)的基因集，按照default weighted enrichment statustic的方法，每次分析重復(fù)1000次。在GSEA結(jié)果中，ES(enrichment score)表示GSEA基因富集評(píng)分，NES(normalized enrichment score)表示歸一化后的基因富集評(píng)分，F(xiàn)DR(false discovery rates)是多重假設(shè)檢驗(yàn)矯正后的P值，GSEA采用NES的絕對(duì)值|NES|≥1.0、P<0.05及FDR<0.25對(duì)結(jié)果進(jìn)行過(guò)濾。

1.4作圖及統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 在GraphPad Prism 5.0和SPSS18.0中，運(yùn)用t檢驗(yàn)分析TACC3 mRNA在乳腺癌與正常組織中表達(dá)的差異；運(yùn)用χ2檢驗(yàn)分析104例乳腺癌臨床資料與TACC3 mRNA表達(dá)量有無(wú)差異；生存分析采用Kaplan-Meier法Log-rank檢驗(yàn)，上述統(tǒng)計(jì)學(xué)方法P<0.05認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；在GSEA中，P<0.05以及<0.25的基因集作為顯著基因集結(jié)果。

2 結(jié)果

2.1TACC3在乳腺癌中的表達(dá) GSE42568包含104乳腺癌組織和17例正常組織的表達(dá)譜數(shù)據(jù)，TACC3的mRNA水平在癌組織的表達(dá)(中位值6.658817)顯著高于正常組織(中位值4.895719)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-5.912，P=0.001，見(jiàn)圖1)。

注：P=0.001。

2.2TACC3與乳腺癌的臨床資料的關(guān)系 在GSE42568中，TACC3 mRNA與乳腺癌患者的年齡、病理分級(jí)、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移狀態(tài)、雌激素受體狀態(tài)、T分期差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見(jiàn)表1。

表1 TACC3表達(dá)水平與乳腺癌臨床資料的關(guān)系

2.3TACC3與乳腺癌預(yù)后的關(guān)系 結(jié)合GSE42568數(shù)據(jù)庫(kù)提供的臨床預(yù)后資料，在總生存分析中乳腺癌中52例高表達(dá)TACC3 mRNA患者(中位生存時(shí)間79個(gè)月)較52例低表達(dá)組(中位生存時(shí)間82個(gè)月)生存時(shí)間短，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Log-Rank=6.806，P=0.009，見(jiàn)圖2)。以上結(jié)果說(shuō)明乳腺癌中高表達(dá)TACC3 mRNA與乳腺癌患者的生存相關(guān)，提示TACC3在乳腺癌中可能能夠影響乳腺癌患者生存時(shí)間。

注：Log-Rank=6.806，P=0.009。

2.4TACC3(GSEA)基因富集分析 了解TACC3 mRNA在乳腺癌中與患者預(yù)后的關(guān)系之后，通過(guò)運(yùn)用GSEA分析TACC3推斷乳腺癌進(jìn)展的可能方式。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在TACC3高表達(dá)的腫瘤樣本中富集了細(xì)胞周期、DNA復(fù)制、RNA降解、原發(fā)性免疫缺陷、T細(xì)胞受體信號(hào)通路、剪接體等基因集(見(jiàn)圖3)，TACC3可能通過(guò)調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞周期、DNA復(fù)制，免疫缺陷等方式影響乳腺癌細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展。

注：(A)細(xì)胞周期:P<0.001，F(xiàn)DR=0.000，ES=0.63，NES=2.32；(B)DNA復(fù)制：P<0.001，F(xiàn)DR=0.000，ES=0.77，NES=2.35；(C)RNA降解:P<0.001，F(xiàn)DR=0.000，ES=0.59，NES=1.94；(D)原發(fā)性免疫缺陷:P<0.001，F(xiàn)DR=0.000，ES=0.70，NES=2.09；(E)T細(xì)胞受體信號(hào)通路:P<0.001，F(xiàn)DR=0.000，ES=0.54，NES=1.99；(F)剪接體:P<0.001，F(xiàn)DR=0.000，ES=0.55，NES=1.94。

3 討論

乳腺癌是女性腫瘤發(fā)病率最高的腫瘤之一，嚴(yán)重影響著全世界女性的生活健康，因此，對(duì)乳腺癌發(fā)病及進(jìn)展機(jī)制的研究具有重大的意義。TACC3是TACC家族的重要成員，作為一種非機(jī)動(dòng)微管相關(guān)蛋白定位于細(xì)胞中心體，在癌癥的研究中具有重要價(jià)值。

本研究利用GEO數(shù)據(jù)庫(kù)GSE42568表達(dá)譜數(shù)據(jù)分析了TACC3在乳腺癌中表達(dá)高于正常組織，證實(shí)TACC3有可能是乳腺癌的致癌基因，同時(shí)發(fā)現(xiàn)高表達(dá)TACC3 mRNA乳腺癌患者的預(yù)后較差，本研究結(jié)果與2018年Song H等[13]的研究結(jié)果相似，運(yùn)用PCR、免疫組化、WB檢測(cè)TACC3在乳腺癌中表達(dá)發(fā)現(xiàn)，TACC3 mRNA水平在乳腺癌中高表達(dá)，而免疫組化結(jié)果TACC3在乳腺癌中表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移具有相關(guān)性，PCR及免疫組化結(jié)果均提示高表達(dá)TACC3患者預(yù)后差。2012年，候婧等[14]研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌中TACC3的mRNA水平及蛋白水平均高于癌旁組織，并且TACC3 mRNA水平與乳腺癌患者的腫瘤大小、分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、p53表達(dá)具有一定程度影響，研究結(jié)果與本研究結(jié)果相似，進(jìn)一步證實(shí)TACC3 mRNA在乳腺癌組織中高表達(dá)。

證實(shí)了TACC3 mRNA與乳腺癌生存有關(guān)之后，本研究利用GSEA軟件預(yù)測(cè)了TACC3基因在乳腺癌中可能調(diào)控的基因集，探討TACC3可能影響乳腺癌的機(jī)制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)富集的基因集有：細(xì)胞周期、DNA復(fù)制、RNA降解、原發(fā)性免疫缺陷、T細(xì)胞受體信號(hào)通路、剪接體等基因集，TACC3可能通過(guò)調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞周期，參考DNA復(fù)制，免疫缺陷等影響乳腺癌的發(fā)病進(jìn)展。TACC3在癌癥的機(jī)制分析中發(fā)現(xiàn)，TACC3與FGFR3呈協(xié)同作用，并且TACC3與FGFR3主要以 FGFR3-TACC3融合基因在癌癥中發(fā)揮作用[15]。在鼻咽癌中FGFR3-TACC3具備致癌作用，表明FGFR3-TACC3可能是有用的診斷標(biāo)記及治療靶標(biāo)[16]。2015年Carneiro BA等[17]在文章中報(bào)告了3例宮頸癌中發(fā)現(xiàn)FGFR3-TACC3基因融合，在最近研究中，在宮頸癌中的全面基因組分析發(fā)現(xiàn)融合、激活FGFR通路被認(rèn)為對(duì)宮頸癌具有致癌作用，并認(rèn)為FGFR3-TACC3是治療宮頸癌的一個(gè)潛在的新靶點(diǎn)[18]。關(guān)于TACC3在乳腺癌中的研究中，Ha GH等的研究揭示了TACC3高表達(dá)可能與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，TACC3被認(rèn)為是乳腺癌相關(guān)基因一個(gè)新的修飾點(diǎn)[19-20]。研究發(fā)現(xiàn)[21]，TACC3還可能通過(guò)調(diào)控NOTCH通路介導(dǎo)乳腺上皮細(xì)胞及血管的生成。以上關(guān)于TACC3的研究揭示了TACC3在腫瘤發(fā)生發(fā)展起到的作用，提示TACC3具有潛在的臨床價(jià)值。

總之，本研究通過(guò)利用GEO公共數(shù)據(jù)庫(kù)GSE42568表達(dá)譜數(shù)據(jù)對(duì)TACC3 mRNA表達(dá)水平對(duì)乳腺癌患者預(yù)后進(jìn)行探討，證實(shí)了TACC3高表達(dá)的乳腺癌患者具有較差的預(yù)后，并可能調(diào)控等相關(guān)基因集。同時(shí)不足之處在于GEO表達(dá)譜數(shù)據(jù)集都是mRNA水平數(shù)據(jù)，無(wú)法完全代表TACC3在乳腺癌表達(dá)情況，而且GSE42568附帶的臨床資料不全，缺乏完整的乳腺癌分子型數(shù)據(jù)等。本研究目的在于為接下來(lái)對(duì)TACC3基因的臨床研究及基礎(chǔ)研究提供線(xiàn)索和依據(jù)。