早期胃癌进程中的基因表达谱变化及其诊断和预后价值
背景与目的:早期胃癌(Early Gastric Cancer，EGC)形成过程的分子机制尚不明确。本研究将结合加权基因共表达网络分析(Weighted Gene Co-expression Network Analysis，WGCNA)方法，探索EGC进程中基因表达谱变化轨迹，并结合临床信息，探讨差异基因(Differentially Expressed Genes，DEGs)在诊断和预后方面的价值。 材料与方法:本研究共纳入两组独立活检组织样本，分别编号为GSE6480和GSE17077:其中GSE6480由19例非萎缩性胃炎(Non-Atrophic Gastritis，NAG)、19例低级别上皮内瘤变(Low Grade Intraepithelial Neoplasia，LGIN)、20例高级别上皮内瘤变(High Grade Intraepithelial Neoplasia，HGIN)和19例EGC组成;GSE17077由15例LGIN、16例HGIN和16例EGC及其数量一致的背景黏膜构成。通过芯片技术对比病灶和NAG或其对应的背景黏膜，来求取DEGs。采用WGCNA将具有显著线性相关关系的DEGs划分为一个共表达模块，分模块进行DEGs功能注释，描绘基因表达谱变化轨迹，并基于网络连通度筛选核心基因。根据功能注释结果提示，进一步使用Cibersort工具评估样本组织中免疫细胞浸润情况。诊断方面，采用随机森林法筛选DEGs中最具鉴别诊断效能的基因，并建立三分类分子诊断模型用于鉴别NAG或背景黏膜，LGIN，HGIN和EGC。预后方面，下载亚洲癌症研究组织(Asian Cancer Research Group，ACRG)的进展期胃癌转录组数据和预后数据，根据模块核心基因对样本进行无监督聚类分组，并采用KaplanMeier法对比两组的总体生存期(Overall Survival，OS)和无病生存期(Disease Free Survival，DFS)。 结果:共发现3739个DEGs，可分为8个共表达模块，以不同颜色区分。其中brown模块基因主要参与肠上皮化生，其表达在LGIN期达峰;blue模块基因主要参与核酸加工和细胞周期，其表达在HGIN期达峰，且多不超过8倍表达上调;black模块基因主要和固有免疫相关，在EGC进程中表达持续上调;pink模块基因主要参与T细胞相关免疫反应，表现为在癌前病变期下调的双相形式。CD8T细胞组织浸润度同样表现为在癌前病变期下调的双相形式;且CD8T细胞在免疫浸润细胞中的比例在LGIN、HGIN和EGC期均低于相应背景黏膜。以DEGs为基础，建立的随机森林三分类诊断模型在鉴别NAG或背景黏膜，LGIN，HGIN和EGC的总体错分概率在21.28％～27.66％之间，对应的多分类曲线下面积(Multi-class area under the curve，mcAUC)在0.8714～0.8824之间。在进展期胃癌中，black模块核心基因高表达组相较于低表达组预后较好(OS，P=0.046;DFS，P=0.028)。 结论:在与EGC进程相关的DEGs中，包括肠化生相关和核酸加工及细胞周期相关基因在内的绝大部分基因表达变化在癌前病变期达峰，提示其主要在EGC进程的早期发挥作用。基于DEGs表达谱数据建立的随机森林三分类分子诊断模型能够有效鉴别NAG或背景黏膜，LGIN，HGIN和EGC。固有免疫细胞尤其是单核细胞和肥大细胞的组织浸润度在EGC进程中不断加深，提示这两种细胞及其基因表达可能是促肿瘤炎症发生的重要原因。CD8T细胞功能下调发生在肿瘤侵袭之前，可能是肿瘤细胞免疫逃逸的基础。具有组织强免疫应答特征的胃癌患者预后较好，且固有免疫相关模块核心基因可以作为胃癌预后的分子标签。
早期胃癌;基因表达谱;加权基因共表达网络分析;免疫浸润;临床诊断;预后
中国医学科学院北京协和医学院
博士
临床医学
杨爱明;吴晰
2020
中文
R735.2
2021-06-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）