腦膠質(zhì)瘤CHSY1的表達(dá)變化及臨床意義的生信分析

陳思思 鄧 鋼

腦膠質(zhì)瘤是成人最常見(jiàn)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤，具有侵襲性強(qiáng)、易復(fù)發(fā)、預(yù)后差等特點(diǎn)。盡管一些標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)在膠質(zhì)瘤的分類(lèi)和診斷中發(fā)揮了重要作用，然而，當(dāng)前的早期診斷和臨床治療效果仍然不理想。因此，進(jìn)一步探索膠質(zhì)瘤潛在的重要標(biāo)志物十分重要。硫酸軟骨素合成酶1（chondroitin sulfate synthase，CHSY1）是負(fù)責(zé)哺乳動(dòng)物細(xì)胞硫酸軟骨素生物合成的六種酶之一，其甲基化水平與T 細(xì)胞分化有關(guān)[1]。最近的研究表明，CHSY1 在多種腫瘤中表達(dá)失調(diào)，如骨肉瘤、腎透明細(xì)胞癌和結(jié)直腸癌等[2，3]。本文采用生信分析方法探討CHSY1 在膠質(zhì)瘤中的表達(dá)及臨床意義。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)獲取 利用GlioVis 在線(xiàn)網(wǎng)站（http://gliovis.bioinfo.cnio.es/）獲取TCGA、CGGA和Rembrandt 數(shù)據(jù)集的膠質(zhì)瘤病人基因表達(dá)譜和相應(yīng)的臨床資料[4]，將CHSY1 的基因表達(dá)數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的臨床數(shù)據(jù)匹配，缺少預(yù)后信息及組織學(xué)分級(jí)的樣本不納入本研究。利用TIMER 在線(xiàn)網(wǎng)站分析CHSY1 和免疫浸潤(rùn)的相關(guān)性（https://cistrome.shinyapps.io/timer/）[5]。

1.2 數(shù)據(jù)分析 將CHSY1 表達(dá)量由低到高排序，前50%為低表達(dá)組，后50%為高表達(dá)組。采用Kaplan-Meier 法對(duì)CHSY1 的表達(dá)數(shù)據(jù)與匹配的生存資料進(jìn)行生存分析。采用GraphPad Prism 8.01 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，定量資料以±s表示，用t檢驗(yàn)和單因素方差分析及Tukey檢驗(yàn)；P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 膠質(zhì)瘤CHSY1的表達(dá)水平 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM）CHSY1 表達(dá)水平顯著高于正常腦組織（P＜0.05；圖1A、1B），且隨著膠質(zhì)瘤病理分級(jí)的增加，表達(dá)水平明顯增高（P＜0.05；圖1C、1D）。另外，CHSY1 表達(dá)水平與膠質(zhì)瘤年齡、IDH 突變及1p19q 共缺失等密切相關(guān)（P＜0.05；圖1E～J）。TCGA 數(shù)據(jù)庫(kù)將GBM 分為古典型、間充質(zhì)型和前神經(jīng)型，間充質(zhì)型GBM 組織CHSY1 表達(dá)水平更高（P＜0.05；圖1K～L）。這提示，CHSY1的表達(dá)差異與膠質(zhì)瘤的惡性程度密切相關(guān)。

圖1 CHSY1表達(dá)水平與膠質(zhì)瘤的惡性程度相關(guān)性

2.2 CHSY1是膠質(zhì)瘤的預(yù)后影響因子 多因素Cox回歸分析顯示CHSY1 高表達(dá)是膠質(zhì)瘤病人生存預(yù)后不良的獨(dú)立危險(xiǎn)因素（P＜0.05；表1）。利用TCGA 數(shù)據(jù)進(jìn)行生存分析發(fā)現(xiàn)，CHSY1 高表達(dá)組低級(jí)別膠質(zhì)瘤（lower grade glioma，LGG）和GBM病人中位生存時(shí)間較低表達(dá)組明顯縮短（P＜0.05；圖2A～C），CGGA數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗(yàn)證（P＜0.05；圖2D～F）。

圖2 生存曲線(xiàn)分析CHYS1與膠質(zhì)瘤病人生存預(yù)后的關(guān)系

表1 應(yīng)用TCGA數(shù)據(jù)集進(jìn)行Cox回歸分析的膠質(zhì)瘤病人生存預(yù)后不良的危險(xiǎn)因素

2.3 CHSY1 與膠質(zhì)瘤放化療敏感性的關(guān)系 根據(jù)O6-甲基鳥(niǎo)嘌呤-DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶（O-6-methylguanine DNA methyltransferase，MGMT）基因啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)將GBM分為甲基化組和非甲基化組。MGMT啟動(dòng)子甲基化組GBM病人中，CHSY1高表達(dá)組中位生存期較低表達(dá)組明顯縮短（P＜0.05；圖3A），而MGMT 非甲基化GBM 病人或LGG 病人，CHSY1 表達(dá)水平與病人生存預(yù)后沒(méi)有明顯關(guān)系（P＞0.05；圖3A、3F）。無(wú)論是GBM病人，還是LGG病人，CHSY1表達(dá)水平與放療后病人生存預(yù)后沒(méi)有明顯關(guān)系（P＞0.05；圖3B、3D、3G、3I）。GBM 或LGG 病人，CHSY1 高表達(dá)組化療后中位生存期較低表達(dá)組明顯縮短（P＜0.05；圖3C、3E、3H、3J）。

圖3 CHSY1表達(dá)水平與膠質(zhì)瘤化療敏感性的關(guān)系

2.4 CHSY1 表達(dá)水平和膠質(zhì)瘤免疫浸潤(rùn)的相關(guān)性利用TIMER 在線(xiàn)網(wǎng)站對(duì)CHSY1 在膠質(zhì)瘤中的免疫浸潤(rùn)進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果顯示，CHSY1 表達(dá)水平與GBM病人樹(shù)突狀細(xì)胞的浸潤(rùn)程度成正相關(guān)，與LGG 病人B 細(xì)胞、CD8+T 細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞的浸潤(rùn)程度成正相關(guān)（P＜0.05；表2）。

表2 膠質(zhì)瘤CHSY1表達(dá)水平與免疫浸潤(rùn)的關(guān)系

3 討論

目前，膠質(zhì)瘤的治療方法包括手術(shù)、術(shù)后放療和化療，然而，由于膠質(zhì)瘤浸潤(rùn)性生長(zhǎng)的特點(diǎn)，尤其是GBM，難以徹底切除，且對(duì)放療、化療或免疫治療具有很強(qiáng)的抵抗性。因此，探索膠質(zhì)瘤的起源和進(jìn)展相關(guān)分子，對(duì)膠質(zhì)瘤的診治具有重要意義。本文發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤CHSY1呈高表達(dá)，隨膠質(zhì)瘤病理分級(jí)的增加，CHSY1 的表達(dá)水平明顯增高；而且，CHSY1 與IDH、1p19q 缺失密切相關(guān)，CHSY1 高表達(dá)組生存期較低表達(dá)組明顯縮短。這些結(jié)果提示CHSY1 的表達(dá)水平和膠質(zhì)瘤的惡性程度相關(guān)，與病人預(yù)后有關(guān)。

目前，替莫唑胺（temozolomide，TMZ）被廣泛運(yùn)用于膠質(zhì)瘤的化療，主要通過(guò)干擾DNA復(fù)制導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，然而，并不是所有膠質(zhì)瘤均對(duì)TMZ 敏感[6]。對(duì)TMZ 耐藥性的機(jī)制之一是由MGMT 介導(dǎo)的細(xì)胞毒性損傷修復(fù)。然而，MGMT低表達(dá)腫瘤，存在其他耐藥機(jī)制[7]。本文結(jié)果顯示，MGMT甲基化組的膠質(zhì)瘤中證實(shí)，CHSY1 的表達(dá)影響病人的預(yù)后，但在未發(fā)生甲基化組病人并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這一差異。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)在僅接受化療的病人中，CHSY1 高表達(dá)降低化療敏感性，縮短病人的生存時(shí)間。這提示CHSY1是膠質(zhì)瘤病人化療敏感性影響因子。

腫瘤浸潤(rùn)性免疫細(xì)胞在促進(jìn)和/或調(diào)節(jié)腫瘤進(jìn)展和生長(zhǎng)方面具有重要的作用。在惡性膠質(zhì)瘤中，免疫系統(tǒng)由多種成分組成，如巨噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、T細(xì)胞，這些瘤內(nèi)免疫細(xì)胞產(chǎn)生各種細(xì)胞因子或趨化因子，對(duì)膠質(zhì)瘤的進(jìn)展和化療耐藥性產(chǎn)生重大影響[8]。近年來(lái)，隨著免疫療法在其他實(shí)體腫瘤中的成功應(yīng)用，腦腫瘤的免疫治療受到越來(lái)越多地關(guān)注[8，9]。本文結(jié)果顯示，CHSY1的表達(dá)水平與GBM樹(shù)突狀細(xì)胞的浸潤(rùn)程度成正相關(guān)，與LGG 組織B 細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞的浸潤(rùn)程度密切相關(guān)。既往研究發(fā)現(xiàn)，TMZ 可以影響免疫細(xì)胞浸潤(rùn)或腫瘤微環(huán)境成分而對(duì)腫瘤微環(huán)境的動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生積極或消極的影響[10]。這提示CHSY1通過(guò)調(diào)節(jié)免疫浸潤(rùn)影響膠質(zhì)瘤病人預(yù)后。

綜上所述，腦膠質(zhì)瘤CHSY1 呈高表達(dá)，與膠質(zhì)瘤的惡性程度與免疫浸潤(rùn)呈正相關(guān)。CHSY1 可作為膠質(zhì)瘤預(yù)后和對(duì)化療反應(yīng)的預(yù)測(cè)因子。但本文僅僅通過(guò)生物信息學(xué)方法進(jìn)行分析，有待后續(xù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)。