文摘

胰腺腺癌(PAAD)是一个全球极其致命的疾病。脑源性神经营养因子(BDNF)是一个关键的成员生成多肽在多个癌症总科,起着重要的作用。然而,BDNF表达之间的协会,肿瘤免疫,PAAD预后仍不清楚。BDNF表达和对病人的预后的影响进行了探讨基于癌症基因组图谱,癌症细胞系的百科全书,Genotype-Tissue表达式,kaplan meier绘图仪。基因集富集分析理解脑源性神经营养因子的生物学作用。脑源性神经营养因子的作用在肿瘤浸润免疫细胞决心使用免疫评估资源数据库和single-sample基因集富集分析和伊势亚算法。相关脑源性神经营养因子和趋化因子,趋化因子受体,化疗效果,基于RStudio免疫分析了检查站。BDNF表达显著高于PAAD配对正常组织相比,和高BDNF表达与预后不利。富集分析显示,脑源性神经营养因子显著富集在PAAD致癌的主要途径。BDNF表达呈正相关,免疫渗透,特别是Th2细胞。 Moreover, BDNF expression was positively correlated with Th2 cell-related chemokine/chemokine receptors, indicating that BDNF might modulate the migration of Th2 cells in PAAD. We also found that BDNF expression was correlated with high chemotherapeutics sensitivity and highly expressed immune checkpoints, making it a valuable biomarker in predicting the therapeutic benefits for chemotherapy and immunotherapy in cancer patients. In summary, BDNF might affect patient prognosis by interacting with tumor-infiltrating Th2 cells, thus serving as a potential prognostic biomarker in PAAD.

1。介绍

胰腺腺癌(PAAD)是一个极其致命的消化系统疾病,排名为第七癌症死亡的主要原因。在全世界的男性和女性1]。尽管其他恶性肿瘤的发病率和死亡率逐渐下降,的患病率和癌症相关的死亡人数由PAAD仍增加(2]。由于模糊的症状早期PAAD、快速肿瘤进展,和有限的早期诊断方法的有效性,大多数PAAD患者存在不可切除或转移性肿瘤,与他们的5年生存率不到10% (2]。可替换主体的主要是传统的化疗方案治疗诊断为先进个人或转移性PAAD,只提供几个月的总生存期(OS)受益3- - - - - -5]。这种不利的临床结果推动了持续不断的努力探索肿瘤微环境的复杂特征(时差)和胰脏癌形成的分子机制,和最近的证据表明,免疫疗法针对肿瘤浸润淋巴细胞和肿瘤细胞之间的相互作用已被建议作为一个有前途的治疗PAAD [6,7]。使用免疫检查点封锁了健壮的结果在许多恶性肿瘤,但不幸的是,它还没有翻译PAAD,可能将免疫抑制时间(7- - - - - -10]。越来越多的证据表明,免疫细胞,制造时间的重要组成部分,是特殊的意义的病人预后和化疗和免疫治疗的抗肿瘤疗效11,12]。因此,它是高度重要的阐明复杂的和多方面的角色复杂的时间组件在胰腺癌生成和发展和识别小说在PAAD治疗与肿瘤浸润相关生物标志物。

脑源性神经营养因子(BDNF)、神经营养因子的成员(nt)而闻名的最初证据确凿的功能开发和中枢神经系统的再生,已引起关注,因为其重要的角色在人类恶性肿瘤(13]。高亲和性酪氨酸激酶脑源性神经营养因子及其受体,原肌球蛋白受体激酶B (TrkB)被证明是在多种癌症,如神经母细胞瘤、口腔、乳腺癌、肺癌、结直肠癌。此外,其调节表达式被证明是非常与不良临床结果(14- - - - - -18]。现在有大量文献证明BDNF / TrkB信号参与调控肿瘤细胞生理学的几个方面,包括新血管形成(19),肿瘤扩散(20.],epithelial-to-mesenchymal过渡[21),抗细胞凋亡(22),和细胞毒性药物耐药性23]。到目前为止,详细了解精确的机制和功能PAAD脑源性神经营养因子的缺乏。有趣的是,BDNF报道与神经性和nonneurogenic组织的免疫调制。例如,脑源性神经营养因子可以调节通过调节炎症的转录因子和细胞因子水平患有缺血性中风患者的脑部组织(24]。肖等人表明,环境和基因的激活下丘脑BDNF可能导致减少外围CD4: CD8比率,而击倒的下丘脑脑源性神经营养因子可以消除的变化(25]。关于nonneurogenic组织,BDNF与T细胞成熟,B细胞生存,和嗜酸性粒细胞激活,这意味着BDNF是一个潜在的因子在调节免疫内稳态26- - - - - -28]。然而,有限制的证据关于BDNF-correlated功能在肿瘤免疫学、脑源性神经营养因子的镇定和更全面的分析在PAAD有望理解脑源性神经营养因子的精确功能预后和肿瘤免疫渗透。

测序技术的进步在很大程度上增强我们对癌症基因组学的理解,从而能够探索多种癌的分子机制在公开的基因组数据集通过生物信息学分析。因此,本研究旨在研究广泛的机制支撑BDNF的致癌作用PAAD结合信息从多个公共数据库,包括癌症细胞系百科全书(CCLE),癌症基因组图谱(TCGA)基因表达综合(GEO) Genotype-Tissue表达式(GTEx),国际癌症基因组协会(ICGC),肿瘤免疫评估资源(定时器),基因表达分析交互式分析(GEPIA)和kaplan meier绘图仪。首先,BDNF的形象在人类癌症细胞系估计,人类的正常组织,多种癌症类型。随后,BDNF表达与患者预后之间的关系和临床病理的特点进行评估的基础上,TCGA数据库和kaplan meier绘图仪。识别相似的基因与脑源性神经营养因子和基因集富集分析应用于理解在PAAD BDNF的生物学作用。随后,脑源性神经营养因子在肿瘤浸润免疫细胞的作用是决定使用计时器数据库和single-sample基因集富集分析(ssGSEA)和伊势亚算法。最后,我们估计相关脑源性神经营养因子和趋化因子,趋化因子受体,化疗疗效、免疫检查点。

2。材料和方法

2.1。脑源性神经营养因子基因表达分析

基因表达数据从四个公开的数据集,下载CCLE数据库,TCGA数据库、地理数据库,GTEx项目,ICGC数据库。失踪,复制结果从预处理数据,随后规范化的 基于“rma”功能在affy (v1.68)包。基因表达数据在正常组织从GTEx项目中提取,用于比较的mRNA水平脑源性神经营养因子在不同组织/器官。CCLE数据集,一个公开的基因组数据集,包括基因表达谱从917年人类癌症细胞系生成36癌症类型,用于呈现BDNF表达的分布不同类型的人类癌症细胞系来自各种组织(29日]。克鲁斯卡尔-沃利斯进行了测试以确定器官之间的差异。此外,基因表达谱TCGA GTEx和项目是用来研究BDNF表达不同癌症类型相比,TCGA和GTEx正常组织。

2.2。PAAD BDNF的预后分析

TCGA-PAAD数据集的基因mRNA表达数据和相应的临床信息从179年肿瘤组织和4 paracancerous组织被下载,收购和申请程序一致的协议。PAAD患者首先分为高、低表达组基于中值BDNF的表达。之后,使用在线工具绘制kaplan - meier曲线Sangerbox探讨BDNF表达之间的关系和无进展生存(PFS)。总生存期(OS)的分析和复发存活率(RFS)之间的高和低BDNF表达子组PAAD患者也使用kaplan meier执行绘图机(https://kmplot.com/analysis/),一个基于网络平台的能力评估的有效性的一个宽数组基因在21个癌症病人的存活率。高和低的生存区别BDNF表达子组是由风险计算的比率(小时)和log-rank价值。

2.3。脑源性神经营养因子之间的相关分析和临床病理的特性

探讨BDNF表达和临床病理特征之间的关系PAAD患者,患者临床病理的变量的完整信息,包括组织学分级、年龄、性别、和美国癌症联合委员会(与)阶段,选择TCGA的数据库。随后,进行了一系列卡方测试来验证PAAD BDNF水平和临床病理参数之间的关系,和R包“ComplexHeatmap”(v2.6.2)是用于全面的视觉呈现。我们进一步用Wilcoxon rank-sum测试比较脑源性神经营养因子表达的差异在不同的子组的临床病理的变量,和这些结果被描述成盒图。

2.4。确定在PAAD BDNF功能

确定脑源性神经营养因子的生物功能之前,类似的基因有类似的表达模式与BDNF在PAAD提取GEPIA数据库(http://gepia.cancer-pku.cn/)。GEPIA数据库是一个基于web的工具,用于分析RNA序列表达数据和提供可定制的功能,如病人生存分析,相关分析,肿瘤和类似的基因检测,包括9736年和8587年TCGA正常样本和GTEx数据(30.]。通路富集分析包括基因本体论(去)基因和基因组的条款和《京都议定书》百科全书(KEGG)通路进行使用(v3.18.0)包和“clusterProfiler org.Hs.eg。db”(v3.12.0)包来阐明脑源性神经营养因子的潜在的生物机制及其前100相似的基因。此外,去KEGG通路分析的结果被认为是指示意义的截止阀值 和 。为了进一步验证浓缩的结果,脑源性神经营养因子和肿瘤相关基因之间的关联PAAD TCGA使用皮尔逊相关分析的基础上,分析了数据。“ggplot2”(v3.3.2)包在R软件应用可视化浓缩结果来帮助解释这些结果。

2.5。脑源性神经营养因子和Immune-Infiltrating细胞之间的相关性分析

BDNF表达和肿瘤浸润免疫细胞之间的关系是决定使用ssGSEA算法。ssGSEA rank-based算法需要输入矩阵表达的基因签名的免疫细胞数量、准确地确定个体癌症样本的相对免疫细胞浸润水平(31日]。基于RNA-Seq表达数据,R包“gsva”(v1.38.0)是用来量化的相对水平的免疫细胞在每个病人纳入TCGA项目,和皮尔逊相关性是用来评估BDNF表达与浸润免疫细胞亚型的水平。

2.6。蛋白质相互作用网络分析

蛋白质相互作用(PPI)网络构建是基于前100名类似的BDNF基因显著相关性通过使用搜索工具交互检索的基因(字符串,11.5版本,http://string-db.org)数据库。字符串是一个在线工具用来预测功能之间的相互作用蛋白质,这对认识是至关重要的细胞活动的机制在分子水平在癌症的发展过程中。藏在网络断开连接的节点。然后,PPI网络由Cytoscape可视化软件(版本3.7.2章,http://www.cytoscape.org/)。

2.7。验证BDNF和Th2细胞之间的关系

TIMER2.0 (https://cistrome.shinyapps.io/timer/)是一个基于web的数据挖掘平台,包括32 10897名样本的癌症类型和多种免疫反褶积方法适用于确定免疫浸润的相对水平的基因表达谱(32]。我们最初采用TIMER2.0数据库探索脑源性神经营养因子基因表达之间的关系和Th2细胞浸润的水平。BDNF表达之间的相关性和Th2细胞的基因标记也被评估使用TIMER2.0数据库。Th2细胞的基因标记选择网站的研发系统(https://www.rndsystems.com/cn/resources/cell-markers/immune-cells),斯皮尔曼方法被用来确定相关系数。此外,我们执行进一步操作系统分析结合BDNF的mRNA水平和丰富的Th2细胞不同于PAAD病人。

两个独立的人类PAAD数据集从公开获得基因组数据集被用作外部验证,进一步探索脑源性神经营养因子的影响在大量的Th2细胞PAAD病人:GSE85916和ICGC PAAD-AU队列。原始矩阵系列文件的收集GSE85916基因表达综合数据库(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)。布里奥GSE85916提交了F和同事和含有80 PAAD组织。澳大利亚胰腺癌RNA-sequencing数据(ICGC PAAD-AU队列)包括242样本从ICGC检索(https://dcc.icgc.org/releases)。“伊势亚”(v1.1.0)包,高分辨率的基因基于签名的方法,可以生成一个可靠的得分64免疫和基质细胞类型,是用来计算Th2细胞浸润的细胞类型浓缩分数为每个PAAD示例基于基因表达数据(33]。之后,Wilcoxon rank-sum测试进行比较的差异Th2细胞渗透之间的高、低BDNF表达子组PAAD病人的身上。

2.8。探索脑源性神经营养因子在临床治疗的重要性

探索脑源性神经营养因子的作用在药用治疗PAAD病人,药物敏感性(较低的半数抑制浓度(IC50))在应对常见的抗癌药物如紫杉醇、吉西他滨,雷帕霉素,obatoclax甲磺酸,AKT抑制剂八世,c-Jun n端激酶(物)抑制剂八世TCGA-PAAD数据集的计算。接下来,药物敏感性的差异之间的低和高BDNF表达子组比较使用Wilcoxon rank-sum测试和可视化与R包“pRRophetic”(v0.5)和“ggplot2”(v3.3.2)。此外,我们进行了一系列皮尔逊相关分析探讨BDNF表达之间的关系和基因表达水平的免疫检查点(包括但不限于PDCD1、CD274和CTLA4)趋化因子和趋化因子受体基于TCGA-PAAD数据集。

2.9。统计分析

3.6.1 R软件(版本)来实现统计分析的研究。值< 0.05被认为是重要的,除非另有规定。

3所示。结果

3.1。在Pan-Cancer BDNF的表达水平

达到更好的理解脑源性神经营养因子在癌症的作用,脑源性神经营养因子的分布在各种正常和肿瘤组织基因表达进行了分析使用的数据GTEx, TCGA CCLE和项目。使用数据从GTEx数据库包括31从健康人正常组织,BDNF是被证明是表示在一个较低水平,多数地区的器官。低BDNF表达观察到血液中,骨髓、肝、胰腺、而相对较高的表达BDNF在血管指出,膀胱和前列腺癌(图1(一))。克鲁斯卡尔-沃利斯检验表明,BDNF的表达有显著差异在正常组织(克鲁斯卡尔-沃利斯检验 )。随后,我们分析了脑源性神经营养因子的基因表达谱在近1000个人类癌症细胞系CCLE数据集提取,结果表明mRNA表达BDNF水平不仅增加无所不在地范围与正常组织中的表达也显著不同在不同肿瘤细胞系(克鲁斯卡尔-沃利斯检验 ,图1 (b))。高的mRNA表达BDNF被指出在许多癌症,尤其是那些来自骨头,胰腺和胸膜,而相对较低表达在乳腺癌、肠、造血和淋巴器官。

确认上面的观察,我们进一步策划TCGA BDNF的表达分布在多个癌症类型和正常组织。考虑到正常的数量大小,TCGA数据库中的样本明显小,我们合并数据的正常样本GTEx门户与相邻的数据非癌变组织pan-cancer TCGA数据集的分析。如图1 (c),BDNF表达肿瘤与正常组织之间的差异实现意义在24 27癌症类型,明显异常的肾chromophobe (KICH),卵巢浆液性囊腺癌、睾丸生殖细胞肿瘤。BDNF的表达更多的是调节在许多癌症与正常组织相比,包括甲状腺、卵巢、肝脏、结肠直肠,胃,肾、食道癌、胰腺癌和急性髓系白血病(aml)。然而,皮肤、肺癌、前列腺癌、乳腺癌、和脑部肿瘤显示相反的结果与意义。结合CCLE和TCGA pan-cancer分析的结果,BDNF是通常在消化系统癌症如食管、胃、结肠、和胰腺癌,这表明,BDNF可能作为潜在的调控机制在肿瘤进展和病人预后。

3.2。预后PAAD BDNF的潜力

接下来,我们研究BDNF对癌症患者的预后价值在不同的数据库中。我们发现多种癌症类型之间表现出显著的关联BDNF表达和PFS TCGA的数据库,包括膀胱、结肠癌、肾癌、胰腺癌(图2(一个))。值得注意的是,PFS分析显示,BDNF肾肾透明细胞癌中发挥保护作用(KIRC) (PFS): , , )。然而,BDNF发挥了有害的作用在膀胱移行细胞癌(PFS: , , ),结肠腺癌(PFS: , , ),和PAAD (PFS: , , )。因此,我们关注PAAD在进一步研究。进一步确定BDNF作为PAAD患者的不良预后因子,kaplan meier绘图仪数据库另外用来评估脑源性神经营养因子表达的影响在操作系统和RFS。TCGA考虑结果来自数据库,贫穷预后显著相关的BDNF表达PAAD患者(操作系统: , , ; , , ;图2 (b))。这些结果证实了BDNF表达概念影响PAAD预后。

3.3。协会BDNF和PAAD患者临床病理参数之间的关系

BDNF水平和临床病理参数之间的相关性PAAD患者使用两种方法评估,包括卡方和Wilcoxon rank-sum测试。条形图通过卡方测试表明,T台与BDNF表达(图显著相关3(一个))。散点图得到Wilcoxon rank-sum测试表明,高水平的BDNF在PAAD观察患者以下特征(图3 (b)):小于65岁( )和与T3-T4阶段( )。然而,没有明显差异的相关性观察脑源性神经营养因子表达与性( ),与阶段( ),与M阶段( ),与N阶段( ),或组织学评分( )。

3.4。功能富集分析BDNF PAAD

进一步澄清PAAD BDNF的潜在作用,我们首先确定前100名类似的BDNF基因显著相关性使用GEPIA数据库(补充表2)。然后,这些字符串数据库中的前100相似的基因进行分析,和PPI网络是由Cytoscape构造(图4(一))。我们发现BCL2L1 IRS1,满足,和TGFB2直接与BDNF互动。值得注意的是,这些基因高表达PAAD组织与正常组织相比,表明BDNF可能发挥其肿瘤促进效果通过这四个基因在胰腺肿瘤(图4 (b))。此外,脑源性神经营养因子及其相似的基因的生物功能是由KEGG途径去注释分析,结果表明17 KEGG通路(补充表3)和30(补充表4这些基因)丰富(值< 0.05和值< 0.05)。KEGG富集分析表明显著富集多种癌症,如肝癌、胃癌、肾细胞癌、胰腺癌、大肠癌,和小细胞肺癌,这进一步验证了pan-cancer分析(图4 (c))。此外,一些KEGG途径是观察他们的角色在癌症的发展和发展,如PI3K-Akt信号通路,p53信号通路,河马信号通路(图4 (c))。值得一提的是,脑源性神经营养因子及其相似的基因尤其是与抗表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂,这可能为他们的潜在作用提供证据在cancer-targeted治疗。前十项结果显示在图4 (d)。根据浓缩去分析,这些基因主要是参与调节多种促进信号通路,如蛋白激酶B信号,Ras蛋白信号转导,ρ蛋白信号转导。上述结果表明,脑源性神经营养因子及其相似的基因可以影响肿瘤的信号通路。

获得更深的见解BDNF的功能在胰腺肿瘤的发展和进步,我们做了相关分析,以揭示脑源性神经营养因子之间的相关性,在PAAD prooncogenic信号通路。如图4 (e),BDNF表达呈正相关,肿瘤相关基因,包括Akt1 Akt2, Akt3, mTOR,增殖蛋白激酶(MAPK) 8日MAPK9, MAPK10, ACTRT3, CDA, BCL2, MCL1。这些肿瘤相关基因似乎升高与脑源性神经营养因子表达水平增加。值得注意的是,BDNF的表达异常可能导致胰腺癌生成,导致贫困PAAD患者的生存。

3.5。脑源性神经营养因子和Immune-Infiltrating细胞之间的联系

众所周知,癌症患者的生存时间可以影响肿瘤浸润免疫细胞的数量和活动状态的时间(11,12]。上述结果显示,脑源性神经营养因子可能在PAAD起到预测作用,这将是有意义的分析BDNF表达和免疫细胞之间的相关性。因此,我们使用了ssGSEA算法确定BDNF水平与免疫细胞在PAAD计算皮尔逊相关系数。这些结果表明,BDNF表达有显著相关性血浆树突细胞和多种类型的T细胞,包括2型辅助T细胞(Th2细胞),中央内存CD8 + T细胞、自然杀伤T细胞,和中央内存CD4 + T细胞(图5(一个))。值得注意的是,Th2细胞是免疫细胞类型PAAD最与BDNF表达密切相关( , ,图5(一个))。与CCL2-CCR2 BDNF表达显著相关(CCL2, , ;CCR2, , ,图5 (b))信号在PAAD轴,已被证明是与Th2极化和渗透34]。因为研究表明,Th2细胞抑制抗肿瘤免疫反应,产生各种细胞因子,如白介素6(白细胞介素6)和白介素10 (IL10) [35,36),我们进一步分析了脑源性神经营养因子和白细胞介素6的关系在PAAD IL10表达式,发现脑源性神经营养因子和白细胞介素6呈正相关( , ,图5 (b))和IL10 ( , ,图5 (b))。此外,我们探讨了Th2细胞之间的联系和BDNF表达在多种癌症类型。如图5 (c)与渗透,BDNF表达也显著相关水平的Th2细胞在许多癌症,包括食管癌( , ),KICH ( , ),KIRC ( , ),脑低档次的神经胶质瘤( , ),乳腺浸润性癌( , ),肝脏肝细胞癌( , ),肺腺癌( , ),间皮瘤( , ),和胃腺癌( , )。总的来说,这些研究结果支持这样的观点:BDNF可能影响癌症患者的生存时间和Th2细胞通过互动。

3.6。脑源性神经营养因子之间的相关性和PAAD Th2细胞

进一步探索潜在的BDNF表达之间的联系和渗透PAAD Th2细胞的水平,我们使用伊势亚算法来估计BDNF表达和Th2细胞之间的关系数据库使用计时器。调整后的相关肿瘤纯度,BDNF表达非常与免疫相关的渗透的Th2细胞水平PAAD患者( , ,图6(一))。我们还发现重要的BDNF表达之间的联系和Th2细胞标记,如CCR3 ( , ),STAT6 ( , ),和GATA3 ( , ,图6 (b))。此外,由于的重要性Th2细胞在肿瘤免疫抑制的过程中,我们进一步研究了Th2细胞之间的联系和病人的预后PAAD数据库使用计时器。kaplan meier情节表明,高水平的Th2细胞与不仅贫穷短期OS利率,也不宜长期OS利率(图6 (c))。我们也评估了不同的操作系统患者分层估计渗透水平的Th2细胞和脑源性神经营养因子的表达水平。如图6 (d),没有非凡的Th2细胞和预后之间的相关性在短期后续(35个月)结合BDNF的表达模式。有趣的是,在中期随访(50个月),低渗透的Th2细胞水平预测预后良好的脑源性神经营养因子的高表达水平下( , ),而没有明显的Th2细胞和预后之间的关系被发现在脑源性神经营养因子的表达水平低( , )。与这些结果相反,患者高Th2细胞水平和低的组合BDNF表达水平经历了更糟糕的结果在长期随访(100个月)( , )。然而,Th2细胞和预后无显著相关性高BDNF水平在长期随访(下 , )。这些结果表明,结合BDNF的表达水平与Th2细胞可能发挥了重要作用的准确预测PAAD患者的预后。

进一步验证重大微分渗透水平PAAD患者分层的Th2细胞BDNF的表达水平,TCGA-PAAD队列和GSE85916 ICGC PAAD-AU队列被用来评估Th2细胞的水平在高BDNF表达和低表达组内部验证和外部验证,分别。展示图7TCGA, Th2细胞的渗透水平组更显著调节高BDNF表达组相比,在低表达组( )。类似的倾向,尽管没有统计上的显著水平,观察GSE85916 ( )和ICGC PAAD-AU队列( )。

3.7。脑源性神经营养因子和趋化因子和趋化因子受体之间的关联

进一步阐明潜在的脑源性神经营养因子在肿瘤免疫中的作用,我们估计BDNF表达水平的相关性与趋化因子和趋化因子受体,最出名的是他们的能力安排适当的免疫细胞的运动。作为表1和2证明,BDNF表达呈正相关Th2-associated趋化因子和趋化因子受体,包括CCL17 CCL22, CCR4。此外,我们发现,BDNF表达有密切关系CCR2, CXCR2,趋化因子受体CXCR4和这些趋化因子受体的抑制剂已经在许多临床前研究和临床试验评估PAAD [37- - - - - -39]。大多数的趋化因子和趋化因子受体往往伴随着upregulation BDNF的表达增加。因此,BDNF的表达增加可能导致免疫细胞对肿瘤组织的迁移。

3.8。探索脑源性神经营养因子在临床治疗的重要性

验证PAAD BDNF在临床治疗的价值,我们探讨BDNF表达之间的关联和共同管理化疗药物的疗效,结果显示高BDNF与化疗的IC50 mRNA水平显著相关,如吉西他滨( ),雷帕霉素( ),obatoclax甲磺酸( ),一种蛋白激酶抑制剂八世( ),和物抑制剂八世( )。虽然没有显著差异之间的紫杉醇药物敏感性高BDNF和低BDNF子组,对紫杉醇IC50倾向于减少的upregulation BDNF水平( ,图8(一个))。这些结果表明,高BDNF表达可以预测化学敏感性增加。免疫疗法最近以来快速发展作为PAAD治疗复兴,我们旨在确定BDNF表达与免疫有关的检查点,发现高脑源性神经营养因子mRNA水平与高表达的CD274密切相关,PDCD1, CTLA4, BTLA,小鼠,HAVCR2, IDO1, LAG3 TIGIT, NRP1(图8 (b))。

4所示。讨论

脑源性神经营养因子是一个关键的成员NT多肽总科,包括神经生长因子(神经生长因子)。神经生长因子已被报道胰腺肿瘤中高度表达,能够促进人类胰腺癌细胞的迁移和入侵40]。此外,trkB,脑源性神经营养因子的受体,已被证明是在切除PAAD组织,它们有显著的相关神经周的入侵和短延迟PAAD患者肝转移的发展(41]。尽管大量的研究已经进行了理解的生物作用BDNF在各种癌症在过去二十年里,脑源性神经营养因子的功能及其效用作为新型生物标志物在PAAD尚未确定。在目前的研究中,我们发现的异常表达BDNF在几种类型的癌症患者的预后显著相关,与一个特别显著的协会的BDNF表达与预后不良和侵略性PAAD患者临床病理特征。此外,一些癌症相关通路和免疫细胞的渗透,特别是Th2细胞,与脑源性神经营养因子mRNA水平显著相关。有趣的是,我们的分析显示,脑源性神经营养因子表达的程度与化疗敏感性高和高度表达免疫检查点,使其成为有价值的生物标志物在预测癌症病人化疗和免疫治疗的疗效。我们所知,我们的研究提供了新的视角理解脑源性神经营养因子的潜在作用在肿瘤进展和胰腺癌的身上。

在目前的研究中,我们试图概要pan-cancer BDNF的表达在细胞和mRNA水平和它的异常表达与病人之间的关系的结果。在细胞检测层面,mRNA的表达BDNF在大多数癌症细胞系,检测显示与正常组织相比,增加趋势。信使rna表达水平,BDNF表达下调在9个类型的肿瘤与正常组织相比,肿瘤组织中,而其他人则显著升高。这些矛盾的BDNF的表达显示脑源性神经营养因子的生物作用可能是上下文相关的,不同的功能在不同的肿瘤。在先前的研究中,目前仍不清楚是否BDNF可确定为致癌基因或抑制在不同类型的癌症。例如,大多数可用的文献表明,脑源性神经营养因子可以促进肿瘤发展和预测预后不利pan-cancer [14- - - - - -18]。然而,它也可以缓解癌症诱发增加抗肿瘤免疫反应的多个癌症(25,42]。因此,我们进行预后分析BDNF BDNF定义为肿瘤癌基因或抑癌基因,和类似的结果已经通过我们的研究。我们发现的一致的不良预后价值BDNF表达PAAD不同数据库和BDNF表达PAAD呈正相关,肿瘤T台,强烈表明BDNF担任不利预后在胰腺肿瘤生物标志物。值得一提的是,BDNF表达水平显著减少PAAD患者年龄超过65岁,提高老年胰腺癌患者可能代表一个异构群具有不同的分子特征,需要个性化的抗肿瘤治疗43]。

为了更好地理解脑源性神经营养因子的生物功能PAAD的规定,脑源性神经营养因子及其相似的基因的功能注释。富集分析表明这些基因可能与几个信号通路胰腺肿瘤的肿瘤发生和发展的关键。在相似的基因,BCL2L1 IRS1,满足,和TGFB2与BDNF交互直接被发现升高PAAD组织。以前的文献显示,upregulation TGFB2表达式可以调解epithelial-mesenchymal过渡的胰腺导管腺癌,和满足,IRS1,和BCL2L1也证明与PAAD起始,进展、转移(44- - - - - -46]。这些结果表明,BDNF可能发挥其肿瘤促进效应在胰腺肿瘤通过多种信号通路。此外,我们也评估了BDNF表达之间的联系密切,一些关键的胰腺促进基因,发现这些基因密切相关PAAD BDNF的表达,包括一种蛋白激酶,mTOR和MAPK。先前的研究已经表明,磷酸肌醇3-kinase AKT哺乳动物雷帕霉素靶(PI3K-AKT-mTOR)信号通路展品PAAD的发病机制的重要作用和高度调节在胰腺肿瘤47]。RAS-stimulated MAPK信号已经被报道在胰腺癌紧密激活,负责启动和维护胰腺癌生成(48]。因此,我们认为,脑源性神经营养因子可以通过调节调节PAAD主要致癌途径。此外,我们发现,脑源性神经营养因子mRNA水平与细胞凋亡信号通路中几个重要的节点,包括p53、Bcl-1, Mcl-2。细胞凋亡的逃税被发现是一本小说的标志癌症,肿瘤细胞可诱导肿瘤发生和渲染抗多种疗法(49]。在癌症、凋亡机械由两个规范派生的方法:失活最重要的肿瘤抑制基因p53和激活凋亡bcl - 2家族的蛋白质,这包括bcl - 2和Mcl-249,50]。因此,我们假设BDNF将发挥其凋亡属性定位两个主要的凋亡监管机构。有趣的是,有一个高度密切联系BDNF和胞嘧啶核苷脱氨酶(CDA)表达在PAAD基于我们的相关分析。CDA细胞质酶参与核苷类似物,如吉西他滨的新陈代谢,这一直以来的支柱PAAD化疗(3]。CDA之间的关系表达与肿瘤细胞的敏感性/电阻与吉西他滨治疗是描述(51,52]。此外,严重的细胞毒性吉西他滨在癌症患者观察到较低的CDA的活动53]。这些结果表明,BDNF PAAD过度可能是另一个生物标志物确定抗化疗和细胞毒性。

我们所知,本研究提供了第一个证据PAAD BDNF和时间之间的相关性。使用ssGSEA方法,我们发现BDNF表达呈正相关的丰富的多种类型的T细胞PAAD包括中央内存CD8 + T细胞,中央内存CD4 + T细胞和Th2细胞。Neoantigens积累癌细胞表面可以通过激活引起的抗肿瘤反应CD8 +及CD4 + T细胞在身上,随后消除肿瘤细胞,从而预防癌症发展和进展(54]。与传统观点不同的T细胞作为抗癌免疫力的一个组件,Th2细胞可以帮助肿瘤细胞逃避免疫监视过程通过分泌各种细胞因子(55]。例如,从Th2细胞分泌白细胞介素6起着至关重要的作用在促进胰腺癌发展(35]。IL10 Th2细胞与产生的抗肿瘤免疫反应的抑制通过抑制树突状细胞的抗原加工、演示和激活免疫抑制调节性T细胞(36,56]。我们发现,脑源性神经营养因子白细胞介素6和IL10正相关,显示脑源性神经营养因子有可能调节平衡的抗肿瘤免疫反应和免疫逃避机制的时间。此外,Th2细胞与BDNF表达强烈相关性不仅在PAAD而且在多种癌症。这提出了一个初步假设脑源性神经营养因子之间的关系和Th2细胞可能在肿瘤免疫中发挥重要作用。确认这个概念,我们进一步分析了BDNF和Th2细胞之间的联系来说明在PAAD BDNF的潜在的几种机制。

第一,一个强大的协会发现BDNF表达和Th2细胞之间的基因标记TIMER2.0数据库。此外,Th2细胞被发现显著的水平调节高BDNF表达组TCGA-PAAD队列。类似的趋势也发生在两个独立PAAD军团,尽管没有统计学意义由于样本数量的限制和肿瘤免疫的动态变化在肿瘤起始,进展和转移。这些发现显示,Th2细胞BDNF有可能被激活。第二,BDNF在PAAD证明是与趋化性组织。趋化因子的时间可以控制免疫细胞的定位和运动。例如,CCL17 CCL22, CCR4代理,可以直接招募Th2细胞在肿瘤部位,因此参与癌症的发展(57]。通过与CCR2互动,CCL2能够招募Th2细胞产生免疫抑制微环境(34]。因此,BDNF可能增加的渗透水平Th2细胞通过调节PAAD Th2细胞的迁移。此外,计时器分析显示,Th2细胞PAAD患者预测更糟的结果,这是一致的结果,一项研究在透明细胞肾细胞癌和肺鳞状细胞癌(58,59]。最后,我们发现,Th2细胞之间有重要关联,PAAD患者短期预后之间的高表达水平的BDNF和Th2细胞和长期预后BDNF表达水平低。我们假设BDNF和Th2细胞之间的联系可能发挥战略作用时间。在癌形成的早期阶段,BDNF可能促进癌症通过激活Th2细胞的生长,因此影响PAAD患者的生存。一旦肿瘤进展过去这个早期阶段,Th2细胞逐渐扮演了主要角色在支持胰腺癌细胞。未来机械的调查重点BDNF表达和Th2细胞渗透时间的PAAD需要证明这个假设。上述数据表明,脑源性神经营养因子可能参与了免疫反应通过Th2细胞相互作用,导致胰腺癌生成和发展,从而导致PAAD患者的预后不利。

本研究的另一个重要发现是脑源性神经营养因子的重要性在临床治疗PAAD。众所周知,肿瘤浸润免疫细胞可以影响免疫治疗和化疗的响应(11,12]。BDNF以来被证明是与免疫细胞在PAAD显著相关,我们阐述了BDNF表达之间的联系和免疫抑制分子表达的免疫抑制剂检查站(艾多酷),发现脑源性神经营养因子呈正相关,ICI-related生物标志物。因此,我们怀疑结合BDNF封锁和艾多酷可能是一个可行的方法来消除癌细胞。此外,我们的研究表明,脑源性神经营养因子与多种化疗药物敏感性,由与推荐PAAD治疗指南。这些结果显示,脑源性神经营养因子可能是一个潜在生物标志物预测化疗的疗效和艾多酷PAAD治疗。虽然大多数研究认为脑源性神经营养因子是一个普遍的衰减器体外化疗疗效[60,61年),脑源性神经营养因子的作用在调节体内抗化疗在很大程度上仍是个未知数。因此,需要前瞻性临床研究。

尽管目前的研究的一些优点,它有一些局限性。首先,我们的研究评估脑源性神经营养因子之间的关系和PAAD是基于从开放获取数据库中提取信息,进行实验验证,没有这些预测结果进行确认。第二,探索脑源性神经营养因子表达是完全基于报道TCGA mRNA水平,地理,GTEx, CCLE数据库。然而,这不能预测BDNF蛋白表达和反映转译后的修改。进一步的研究应该注意验证脑源性神经营养因子的蛋白质含量PAAD使用免疫组织化学、免疫细胞化学、免疫印迹。最后,尽管我们分析揭示,BDNF的mRNA水平明显与PAAD Th2细胞浸润和病人预后有关,我们仍然不可能得出这样的结论:通过激活Th2细胞BDNF直接影响病人的结果。此外,治疗病人是否有收到协会在当前的研究中可能影响脑源性神经营养因子和免疫细胞渗透仍不清楚。甚至体内/体外机械的调查和临床试验应该进行澄清的底层机制。

5。结论

我们所知,这是第一个研究描述的潜在功能BDNF在胰腺癌的肿瘤免疫和其预测价值通过应用集成的生物信息学方法。脑源性神经营养因子可能影响患者预后的调停Th2细胞的渗透程度,提供了一个新颖的方向探索PAAD的发病机理和恶性肿瘤。我们的研究也显示,脑源性神经营养因子呈正相关,化疗疗效和免疫抑制生物标记,表明BDNF是胰腺癌的抗肿瘤的目标。

数据可用性

在这项研究中生成的数据集可以在网上找到存储库。库的名称/存储库和加入数量(s)可以在文章中找到。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

延安朱、张Cangang和东屿赵的贡献同样对这项工作作为第一作者。

补充材料

补充表包括以下信息。表S1:总结TCGA的癌症类型。表S2:前100名类似的基因与BDNF在PAAD有关。表S3: KEGG富集分析BDNF及其相似的基因。表S4:浓缩BDNF的分析及其相似的基因。(补充材料)