文摘
背景。新的治疗策略的进步更多的口腔癌症的有效管理需要新颖的生物目标的识别。因此,本研究的目的是确定新型生物标志物与口腔肿瘤发生和预后相关基因表达谱的比较,签名口腔鳞状细胞癌(OSCCs)。方法。四个数据集包括GSE25099 GSE30784 GSE37991, GSE41613收集从基因表达数据库综合(GEO)。基因本体论(去)和基因和基因组的京都百科全书(KEGG)分析,Cox模型分析,识别关键基因,也表现kaplan - meier分析。伊势亚是用来分析免疫细胞的渗透水平。结果。总共235个差异表达基因(度)被发现在OSCC特异表达。这些基因主要富集在ECM受体交互和粘着斑。Cox回归分析确定了10个基因视为关键基因。kaplan meier的分析表明,低表达SERPINE1(也称为PAI-1),高表达CD1C和C-X3-C主题趋化因子受体1 (CX3CR1)与OSCC患者的预后状况。此外,我们构建了一个3-immune-cell签名(骨髓树突状细胞,T细胞CD4+中央内存和常见的髓系祖),可用于预测OSCC患者的生存状况。结论。三个关键基因和3-immune-cell签名是OSCC的预后的潜在生物标志物,而且他们可能作为潜在的目标治疗OSCC患者。
1。介绍
头部和颈部癌症大部分是来自口腔,咽、喉粘膜上皮细胞,统称为头颈部鳞状细胞癌(1]。口腔鳞状细胞癌(OSCC)是人类更常见的十大恶性肿瘤之一,占头颈部鳞状细胞癌的40% (HNSCC) [2]。大约有350 000人被诊断为口腔鳞状细胞癌(每年3]。OSCC目前的治疗主要依赖于单个或多峰性治疗包括手术、放疗、化疗和/或。尽管飞速发展在这些治疗方法以及改善口腔癌症的早期检测,OSCC的5年生存率仍然只有50%在过去的几十年和25% -50%的人将遭受从治疗后局部复发及远处转移4]。OSCC的发生率高,预后差,,越来越多的研究人员进行了深入研究发病机理和潜在的治疗靶点OSCC [5]。
尽管已经有几篇文章报道OSCC生物标志物的发现,只有少数被验证并成功应用在日常临床实践1- - - - - -3,6,7]。尽管如此,有一些限制对大多数生物标志物在OSCC的早期检测,有时,他们的预后价值是不准确的,困扰着大多数人7]。通过生物信息学分析,它更有可能克服缺陷报告的生物标志物。生物信息学分析使研究人员深入研究的综合数据的大量临床样本不同的独立研究,为揭示有前途的生物标志物提供了数据基础设施和更新我们对癌症的了解(3,5,6]。
肿瘤微环境(时间)是一个复杂和异构肿瘤细胞和基质细胞,包括内皮细胞,癌症相关的成纤维细胞(保护)、免疫细胞(8]。时间协助肿瘤起始和进展9]。战乱国家进一步帮助口腔鳞状细胞癌的淋巴结转移,因为渗透异构免疫细胞的免疫(10]。OSCC淋巴结转移在超过40%的患者在诊断时,更糟的是,淋巴结转移OSCC患者的存活率下降了近50%11]。
所有的恶性肿瘤都有特殊能力,允许继续扩散,入侵和转移。病理生理过程是由一些复杂的分子信号通路(12]。已经有大量的研究表明,基因的异常表达在OSCC影响预后与多种生物功能的改变13]。然而,特定的分子OSCC的预言,但仅在一定程度上识别(14]。因此有必要寻找OSCC的有效诊断和预后的生物标志物。
OSCC的这里,我们利用测序数据从公共数据库和分析潜在的基因预测和识别异常调节生物功能。另外,我们采用免疫细胞浸润的评价来判断OSCC的预后。
2。材料和方法
2.1。数据收集
GSE25099包括来自57个标本的基因表达谱的口腔组织OSCC患者和22口腔组织从正常的人。GSE30784包括从167年OSCC口腔组织的基因表达谱和45正常控制。GSE37991包括基因表达谱切片从40 OSCC患者和40 nontumor成对样本。OSCC患者从GSE41613获得生存资料。收集的这些数据都是基因表达数据库综合(GEO)。
2.2。差分析
微分表达式分析使用limma R包。的基因 和 OSCC和控制被分配之间的差异表达基因(度)。
2.3。富集分析
富集分析基因本体论(去)和《京都议定书》百科全书的基因和基因组(KEGG)使用Enrichr R包常见的基因进行了分析。的值< 0.05被认为是极大地丰富。
2.4。免疫细胞浸润
伊势亚R包(15)是用于分配和可视化39 OSCC中的免疫细胞类型和控制。
2.5。识别风险的预后因素
基因与重要的预后价值( )度或免疫细胞与单变量Cox回归分析确定。OSCC样本分为高风险和低风险组中值水平的基础上考克斯得分。考克斯的准确性分数是评估通过接受者操作特征(ROC)曲线pROC R包。然后,高风险或低风险组的预后价值评估使用kaplan meier(公里)曲线通过生存R包。
3所示。结果
3.1。与OSCC相关的基因
识别OSCC-associated基因,OSCC之间的基因表达差异分析和控制。我们获得973度在GSE25099(图1(一)),2488度在GSE30784(图1 (b)),2204度GSE37991(图1 (c))。我们确定了235度的共同基因在三组交叉分析(图1 (d))。常见的基因同样异常表达在GSE25099(图1 (e)),GSE30784(图1 (f)),和GSE37991(图1 (g))。
(一)
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(d)
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3.2。OSCC的分子机制
识别与OSCC相关的分子机制,我们执行一个浓缩共同基因的分析。去的结果(图2(一个))表明这些基因在组织细胞外基质主要是丰富,cytokine-mediated信号通路,对I型干扰素的生物过程(BP)。内质网腔和血小板α颗粒明显丰富细胞组件(CC)。和metalloendopeptidase活动和metallopeptidase活动分子功能(MF)丰富的共同基因。此外,ECM受体相互作用,细胞因子受体相互作用,粘着斑大大丰富了KEGG浓缩的结果(图中常用的基因2 (b))。
(一)
(b)
3.3。候选基因对OSCC
对OSCC识别候选靶基因,我们进行Cox回归分析常见的基因。十大最重要的基因被选为关键基因(表1)。OSCC样本分为高风险和低风险组中值的风险评分(图3(一个))。在高危人群,OSCC患者最终幸存的较少,而低风险组。关键基因的表达不同的高风险和低风险组。此外,风险评分有很好的预测能力OSCC患者的预后( )(图3 (b))。低风险组存活率明显高于高危人群(图3 (c))。SERPINE1的诺模图结果表明,低表达,高表达CD1C和CX3CR1可能OSCC患者的存活率(图中获益4)。
(一)
(b)
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3.4。免疫OSCC的渗透
信号通路中丰富共同的基因,我们发现大量的免疫炎症相关的通路。因此,我们计算了免疫细胞的渗透在OSCC患者(图5(一个))。Cox回归分析确定了三种免疫细胞对OSCC患者的预后(可能是重要的 )。诺模图结果表明,高渗透水平的髓系树突状细胞,T细胞CD4细胞+中央内存,和常见的髓系祖有利于病人的预后(图5 (b))。OSCC患者分为高风险和低风险组的中间值三个免疫细胞(图的危险分数6(一))。在高危人群,OSCC患者最终幸存的较少,而低风险组。免疫细胞的渗透不同的高风险和低风险组。风险评分的一个潜在的能力来预测OSCC患者的预后( )(图6 (b))。此外,低风险组存活率明显高于高危人群(图6 (c))。
(一)
(b)
(一)
(b)
(c)
4所示。讨论
我们的研究使用不同的公共数据分析差异表达的基因在OSCC和调查相关的信号通路识别可能的生物角色和目标基因在OSCC的过程。免疫细胞浸润在OSCC也利用公共数据分析。Cox回归分析进一步用于确定候选基因和免疫细胞可能影响OSCC的预后。此外,我们还发现在OSCC immunoinflammatory信号通路异常。
利用三个数据集,我们确定共同的基因差异表达与OSCC的控制。这些基因的富集结果表明OSCC-related基因主要参与细胞外基质组织,I型干扰素反应和细胞增殖。我们确定了重要途径KEGG结果。这是与以往的研究一致。细胞外基质被报道可能涉及在OSCC的发展和传播16,17]。的I型干扰素,作为自分泌或旁分泌途径潜在的癌症免疫监视作用,参与免疫应答的过程OSCC [18,19]。ECM重塑可以促进肿瘤的生长和侵袭性,一个关键的角色在口腔鳞状细胞癌形成和发展20.,21]。ECM受体相互作用和粘着斑的形成信号通路可能与整合素相关基因表达,为OSCC进展(22,23]。粘着斑被整合蛋白介导的细胞粘附基质结构,其功能包括固定肌动蛋白丝的目的,促进基质强烈的依恋,和功能作为一个平台(信号转导过程24]。
Cox回归分析的结果和计算图表显示SERPINE1的异常表现,CD1C和CX3CR1可能影响OSCC患者的预后。SERPINE1与转移相关基因是一个重要的和促进OSCC入侵和转移(25]。也称为纤溶酶原激活物inhibitor-1 SERPINE1,尿激酶的监管机构和组织类型纤溶酶原激活物物。这些丝氨酸蛋白酶酶原的激活纤溶酶原血纤维蛋白溶酶,促进入侵物的降解细胞外基质,基质金属蛋白酶的激活。SERPINE1是一个潜在的预后的工具在OSCC细胞粘附、迁移、入侵和细胞增殖26]。CD1C是树突细胞的相关基因和参与OSCC的免疫微环境27]。树突细胞亚型高度表达CD1C可以引起广泛的响应,包括激活Th1、Th2 [28]。趋化因子受体1基因编码C-X3-C图案(CX3CR1)位于3号染色体p22.2。CX3CR1 7-transmembrane受体耦合heterotrimeric G蛋白(GPCRs)。CX3CL1-CX3CR1轴介导白细胞的粘附,还参与细胞免疫细胞的存活和招聘的亚种。Downregulation CX3CR1可以显著抑制肺癌和胰腺导管腺癌细胞增殖,增加细胞凋亡(29日,30.]。因此,我们得出这样的结论:SERPINE1、CD1C和CX3CR1 OSCC的治疗目标,未来的临床意义。如前所述,一组预后签名包括PLAU CLDN8, CDKN2A从数据库中识别预测OSCC患者总生存期。PSMA7、ITGA6 ITGB4, APP在HNSCC中,他们表现出显著相关性较差的患者总生存期。此外,发现LGALS1与口腔癌进展和转移,并可能被视为治疗口腔癌预后生物标志物(30.]。
最近的研究表明,肿瘤浸润免疫细胞可以调节肿瘤发展和进展(31日]。先前的研究已经表明,AUNIP小说预后的生物标志物,已被证明是相关的基质和免疫在OSCC分数。证明AUNIP与时间,人类乳头状瘤病毒感染,并在OSCC细胞周期。抑制AUNIP导致OSCC细胞增殖的抑制和带来在OSCC细胞G0 / G1期逮捕。生存分析显示AUNIP OSCC患者的不良预后预测的超表达(27- - - - - -31日]。利用Cox回归分析,我们发现3免疫细胞与OSCC的预后预测意义。风险评分越高,越低水平的免疫细胞在OSCC患者中,和更糟糕的整体可行性,表明3免疫细胞功能缺陷密切相关口腔鳞状细胞癌患者的预后。我们观察到髓系树突状细胞的渗透程度,T细胞CD4细胞+中央内存和常见的髓系祖是与更好的生存密切相关。髓系树突状细胞(mdc)的一个主要专业的抗原递呈细胞,发挥着至关重要的决定作用,抗原的免疫反应32]。mdc在OSCC的作用还没有被广泛地研究过了。最近,据报道,记忆T细胞肿瘤是人类恶性肿瘤(一个独立的预后因子数33,34]。记忆T细胞在肿瘤的发展可能会影响OSCC的淋巴转移35]。归纳记忆T细胞导致癌症治疗可能是有益的。常见的髓系祖是肿瘤免疫调节的关键部分,在哪里他们可以抑制先天和适应性免疫,包括癌症免疫(36]。在我们的分析的结果,高渗透水平骨髓祖与OSCC患者预后良好。因此,这些免疫细胞在OSCC的临床重要性可能无处不在。
我们的研究也有一些局限性。首先,我们的研究主要集中在关键基因和免疫细胞来源于Cox回归分析,没有深入研究和其他基因。第二,我们缺乏临床样本验证关键基因和免疫细胞的预后价值。需要更多的研究来探索新药OSCC关键基因和免疫细胞识别。最后,我们构建的Cox模型将在一个大型临床进一步进行验证。
5。结论
在这项研究中发现的一些基因已经有预后意义和可能重新定位为OSCC的治疗目标。我们使用生物信息学方法筛选核心基因和探索免疫细胞的影响渗透在OSCC患者的预后。本研究拓宽现有的发现和揭示基因和免疫细胞与OSCC,打开新的靶向治疗的发展。
数据可用性
本研究中使用的数据可从相应的作者在合理的请求。
的利益冲突
没有利益冲突。
作者的贡献
西城和SW进行实验,分析数据,并写了手稿。LG设计研究。JR, KC, MZ, SY修订后的手稿至关重要的知识内容。所有作者同意负责这项研究的所有方面的准确性和完整性。谢接济和吴Shichao同样co-first作者本研究。