文摘
越来越多的证据表明,非编码RNA异常表达在癌症组织和起到至关重要的作用在肿瘤发生、肿瘤发展和转移。本研究的目的是确定一个lncRNA签名为了预测患者的总生存期(OS) muscle-invasive膀胱癌(MIBC)。共有246名患者病理证实MIBC癌症基因组图谱(TCGA)数据集被召集来,纳入本研究。我们选择病人少吸烟(包括不吸烟)或超过15年。共有44个差异表达lncRNAs发现褶皱变化大于1.5通过limma包值< 0.05。随后,比较患者没有接触烟草烟雾< 15年,病人已经暴露于烟草烟雾> 15年是由使用matchIt包。44中差异表达lncRNAs 5 lncRNAs明显被发现与操作系统有关。基于这5个lncRNAs特征风险评分,患者分为低风险和高风险组,在操作系统表现出显著差异。多变量Cox回归分析表明,5-lncRNA签名是独立于年龄、tumor-node转移TNM分期,淋巴节点状态和术后辅助放疗。在目前的研究中,研制了5-lncRNA签名和被证明是有用的在预测MIBC患者的生存。如果验证,这lncRNA签名可能协助选择高风险族群,需要更积极的治疗干预。所涉及的风险分数相关的几个途径被确定使用基因集富集分析(GSEA)。然而,这些5 lncRNAs的临床意义和机制需要进一步调查。
1。介绍
膀胱癌诊断在> ~ 74000病人在美国和全球430000个病人,使其第四届男性最常见的癌症和第十一届女性最常见的癌症1]。在中国,有62100 ~ 80500新癌症病例,包括2015年在男性和18400名女性(2]。标准治疗膀胱癌取决于肿瘤(T)阶段(3]。首选治疗non-muscle-invasive膀胱癌(NMIBC)是经尿道膀胱肿瘤(TURBT)结合膀胱内的化疗,当T台< T2 (4]。根据病理分级和其他危险因素,24 - 49%的病人接受重复经尿道膀胱肿瘤(Re-TURBT) [5]。大约有25%的病人被诊断为muscle-invasive膀胱癌(MIBC)和有良好的预后,5年存活率 (6]。虽然有外科手术技术的改进和辅助治疗,过程的复杂性和高成本仍然极具挑战性,和几十年来没有先进的治疗7]。因此,为了进一步理解和预测患者预后和开发新型生物疗法,迫切要求确定MIBC可靠的生物标志物。
尽管膀胱癌的病因尚未完全阐明,膀胱癌有关烟草烟雾(TS) [8),辐射或化学物质,和其他危险因素,如环境暴露。研究表明,TS与膀胱癌的发生和发展密切相关。据报道,TS是一个最重要的单一膀胱癌的风险因素的因果关系(40 - 60%9]。在吸烟者患膀胱癌的风险已经估计有5倍相比,在不吸烟者(10]。积极的吸烟史被确认为膀胱肿瘤复发的独立危险因素之一,后经尿道膀胱肿瘤。此外,避免吸烟15年或更长时间减少肿瘤复发的风险前吸烟者NMIBC不管吸烟的强度或持续时间(11]。
有很多研究表明,单个基因的表达与膀胱癌有关,这不仅包括RNA编码也非编码RNA (12];目前的研究显然无法解释其操作系统机制。然而,由于患膀胱癌的复杂的病理过程,使用单基因,阐明系统的外观会更容易引入一个假阳性结果。MIBC,长非编码rna的理解(lncRNAs)仍然是有限的,和我们所知,目前还没有相关研究关于lncRNA特征预测的操作系统使用一个公开的数据集。因此,本研究旨在从可用的数据集获取更多信息。利用癌症基因组图谱(TCGA)的数据集,本研究试图建立有一组lncRNAs能否区分更激进的表型和穷人的生存结果的病人。这之后,强调一个lncRNA小说签名,证明准确预测MIBC患者的生存。
2。材料和方法
2.1。病人和组织样本
膀胱癌的lncRNA表达信息(BLCA) TCGA膀胱癌(BLCA) RNA序列数据库的完整临床数据集,TCGA BLCA使用截止(2016年8月11日)可从非编码RNA的阿特拉斯癌症(TANRIC) (http://bioinformatics.mdanderson.org/main/TANRIC:概述)[13)和UCSC齐娜网站(http://xena.ucsc.edu/),分别。排除标准设定如下:(1)如果不是MIBC组织学诊断( ),(2)样本和临床数据但没有T阶段数据( ),和(3)缺少重要的临床资料,包括诊断亚型( 例)。总体而言,本研究招募了246名患者lncRNA表达数据和相关的临床信息。此外,我们也排除lncRNA表达信息的邻近正常组织23 TCGA患者数据集。
2.2。统计分析和数据挖掘,TCGA BLCA lncRNA概要文件
肿瘤组织学分级、病理阶段,诊断亚型被用来确认的两组的临床病理学特征使用matchIt包( , )。最后,13和13例(与吸烟超过15年没有复发或转移与复发或转移与吸烟少于15年包括禁止吸烟)生成从匹配的患者的临床病理特征11]。
本研究利用“limma”包识别差异表达lncRNA前面提到的两个组之间(14]。褶皱的变化和值是 和值< 0.05。lncRNA“Pheatmap”包被用来情节差异表达的热图lncRNAs。分析了不同lncRNAs在大样本使用两项的逻辑回归和单因素Cox比例风险回归,使用中值表达式值为分界点,以确定与操作系统相关的潜在lncRNA通过使用“osgeneral”包。每个lncRNA的系数是衡量与所有选定lncRNAs多变量Cox回归风险模型。
风险评分是按照下列公式计算(15]: 在哪里表示系数和指的是相对价值相应基因的表达,将病人分为高危组和低风险组中值作为分界点。在这个公式,价值指基因总数的面板,和系数是所有选定的回归系数lncRNAs multi-Cox回归分析。皮尔逊卡方检验是用来检查患者的临床病理特征之间的关系和风险评分的5-lncRNA签名。未配对的 - - - - - -测试是用来比较两个不同亚型之间的风险评分的患者。kaplan meier生存是用来评估之间的生存分布分类集。生存率较被用来评估分层生存集之间的统计学意义。的接受者操作特征(ROC)曲线下的面积(AUROC)从ROC曲线计算使用“survivalROC”包。值< 0.05被认为是显著的。上述所有数据处理中使用包R 2.15.3 3.5.3和SPSS为Windows版本22(美国纽约阿蒙克的IBM公司)。
2.3。GSEA KEGG通路分析设置
基因集富集分析(GSEA)实现使用Java软件(http://software.broadinstitute.org/gsea/index.jsp基因表达),文件和表型文件(高/低风险组)准备根据GSEA的指导方针。参数被设置为1000种排列,至少5基因在一个路径,并使用KEGG通路。
3所示。结果
3.1。病人的特点
所有的246例患者纳入本研究有病理证实MIBC。在诊断时的平均年龄为68.04岁(SD, 10.945),平均随访时间21.18个月(表1)。此外,共有23个患者邻近nontumor组织没有参与筛查lncRNAs在膀胱癌组织的微分表达式。在随访期间,104名患者死亡。
3.2。之间的差异表达lncRNAs MIBC /没有复发,或Metastasis-Related TS患者
在13和13的表达lncRNAs MIBC组织(有和无复发或转移相关TS)是在目前的研究中发现(表S1)。共有44个差异表达lncRNAs筛选,和微分值被设置为结束 和 。的44个lncRNAs 11 lncRNAs(25%)表达下调,其余33 lncRNAs(75%)调节(表2)。
3.3。建立lncRNA签名MIBC患者与生存相关
为了确定候选人lncRNAs与预后特点,差异表达lncRNAs进一步分析使用二项逻辑回归和单变量Cox比例风险回归。总共有五个lncRNAs识别与操作系统显著相关( )。这五个lncRNAs, (AC090587.5)呈正相关,操作系统和其余四个lncRNAs (rp5 - 827 c21.4 AL365277.1, RPARP-AS1,和ctd - 2576 f9.2)和操作系统负相关。根据风险评分,中等风险作为临界值,和患者分为高危组( )和一个低风险组( )。与低风险组相比,高危组患者表现出贫困OS(图1)。有显著差异的分布年龄、淋巴结状态,和美国癌症联合委员会(与)T台,但不是在病理阶段(表3)。
(一)
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(c)
(d)
此外,单变量和多变量Cox回归分析检验的预后影响5-lncRNA签名操作系统。总结如表4单变量分析表明,5-lncRNA签名,年龄、肿瘤亚型,与T阶段,淋巴地位,lymphovascular入侵,和病理阶段明显与病人相关的操作系统;然而,性别、组织学分级、囊外的扩展,家族史、吸烟状态没有。在随后的多变量分析中,5-lncRNA签名继续通过双边生存率较指示意义(危害比(人力资源),2.210;95%可信区间(CI), 0.845 - -2.430),揭示5-lncRNA签名是一个独立的预后因素。
尽管通过多变量分析,这5-lncRNA-based风险评分无关与T阶段,发现了一个正相关的签名当患者分层根据T阶段( vs。 ;图2, ,未配对 - - - - - -测试)。高患者T阶段( )表现出风险更高的分数。因此,进行亚组分析,以确定的预后价值5-lncRNA签名是适用于所有的病人,无论与T阶段。如图3,确定患者 是统计学意义( vs。 )从患者 。
(一)
(b)
此外,其有效性的预测复发存活率(RFS)研究了低收入和高风险分数组之间(图S1)。一个明确的统计两组之间的差异( )被确认。此外,在多变量Cox回归分析,5-lncRNA签名依然RFS独立的预后因素与T的阶段,淋巴管状态、病理阶段,lymphovascular入侵(表5)。
最后,中华民国包实施为了比较的准确性预测计算多元逻辑模型与5-lncRNA签名或TNM阶段。这是观察到的5-lncRNA签名导致增加3.6%和10.7%在预测准确性2年和5年的操作系统(AUROC 0.668与0.632和0.714和0.607,分别;图4)。类似的结果预测RFS。当5-lncRNA签名添加到多元逻辑模型,精度水平增加5.5% ~ 3.7%,分别在无病生存的预测2到5年,分别。这些结果表明,5-lncRNA签名可能有前途的膀胱癌患者的生存预测能力。
(一)
(b)
3.4。lncRNA Signature-Associated信号通路
本研究进行了基因集富集分析(GSEA) (http://software.broadinstitute.org/gsea/index.jsp)来识别潜在MIBC相关信号通路和生物过程。如图5,某些癌症相关的通路如系统性红斑狼疮、甘氨酸和丝氨酸苏氨酸代谢,和glycylglycine角蛋白的生物合成硫酸浓缩在高危病人组,表明5-lncRNA签名可能参与癌症新陈代谢。
(一)
(b)
4所示。讨论
膀胱移行细胞癌是最常见的一种癌症(16]。某些新型药物,如PD-L1抑制剂,提出新颖的治疗选择和改善预后17]。然而,肿瘤的异质性要求探索个性化的治疗和预后的生物标志物。非编码rna已经被大量的研究的重点;然而,肿瘤lncRNAs的价值,作为一种新型的非编码RNA,目前不清楚在临床设置。因此,目前的研究集中在lncRNAs在膀胱癌的临床应用和探索底层复杂的生物功能参与各种癌症,包括MIBC,如细胞迁移和入侵18]。此外,某些lncRNAs包括UCA1 [19],lncRNA-n336928 [20.],HNF1A-AS1 [21],ZEB2-AS1 [22)是与更高的年级,TNM分期越高,发展,转移或不宜生存的结果。建立以前,lncRNAs的表达相对较低,仅使用单一lncRNA可能容易引入偏差结果。候选人lncRNAs的结合不仅提高了结果的准确性,还可以减少这种差异。近年来,签名基于RNA序列分析(23- - - - - -26)开发识别子组更激进的表型或不良的生存状况在一些类型的癌症,如肝癌(27]。
然而,多数构造签名未能描述临床特征和无法配合患者的临床需求。之间选择一个lncRNA签名检测肿瘤组织和邻近组织的研究参与者,并没有准确反映观察到的临床特征。目前的研究中,我们所知,是第一个证明一些监测吸烟者和吸烟者吸烟对于一个短的时间内表现出复发或转移。相反,吸烟患者长期预后良好。这两个组之间,总共44微分表达lncRNAs被确定。其中lncRNAs并通过挖掘246年从MIBC患者RNA序列数据,5-lncRNA签名与与T阶段,更糟糕的是病人的结果确定。进一步的多变量分析表明,5-lncRNA签名是一个独立的预测RFS MIBC患者和操作系统。
检查我们5-lncRNA签名在预测的独立操作系统,进行多变量Cox回归分析,包括年龄在诊断时,与T阶段,与N阶段,lymphovascular入侵,肿瘤亚型,病理阶段不。患者MIBC高与T台与MIBC-related生存预后不佳。同样,其他参数的恶性肿瘤,包括与T台和淋巴结状态也有对患者生存预后的影响。在单变量分析中,所有操作系统检查共发现显著的相关性。然而,风险评分5-lncRNA签名保持其预后影响操作系统。因此,本研究可以得出结论,5-lncRNA签名识别可以作为操作系统的一个独立的预后因素。此外,风险评分之间的正相关,与T阶段被确定。如图3,更高的患者与T台通常表现出更高的风险分数( )。亚组分析的基础上,与T台随后被执行。令人惊讶的是,患者存活曲线之间的统计学意义与T等于2阶段和与T阶段高于2表明这个签名是否适合高低与T阶段。
此外,ROC分析证明了5-lncRNA-signature AUROC等于0.668,2年操作系统预测,5年的0.714操作系统的预测,在预测2年RFS 0.647, 0.610, 5年RFS预测。提供的这些信息超过之前的详细级别病理阶段。目前,病理分期是一种元素,有助于风险分数和已经证明与患者生存(28]。得分基于标准治疗高危患者可能需要更积极的治疗或额外的辅助治疗。
关于五lncRNAs的特点,AC090587.5超表达是与较低的整体存活率幸存者,而其他四个lncRNAs (rp5 - 827 c21.4 ENSG00000182109.3, ENSG00000269609.1,和ctd - 2576 f9.2)明显高于在高危组相比,低风险组。然而,这四个功能lncRNAs MIBC尚未报道。目前,许多研究已经证明,MIBC细胞株的增殖可能由特定lncRNAs [29日,30.]。例如,调节lncRNAs MIBC组织中被证明影响MIBC细胞株的增殖ZIC2通过监管和PI3K / AKT信号通路(31日]。此外,lncRNA XIST与mir - 124可能在很大程度上影响到经济增长,入侵,MIBC迁移细胞(32]。为了获得一种改进的理解这些lncRNAs MIBC,应该进行额外的功能研究。
一些应该考虑本研究的局限性。首先,部分lncRNAs我们没有注释包含在数据集但仍包含在目前的研究中。其次,这些lncRNAs没有设计的引物;因此,复旦大学癌症中心的签名(上海,中国)队列无法验证。此外,缺乏一个合适的机制来调查在MIBC lncRNAs的预后价值。此外,5 lncRNAs MIBC表型的具体作用尚不清楚。最后,综述了这些研究结果发表在一个数据集没有前瞻性临床试验测试;虽然大样本大小提供了支持这些发现,体外和体内研究也应该被执行。
5。结论
众所周知,预后监测通过MIBC的治疗过程是一个关键问题(33]。在目前的研究中,5个lncRNA签名,与与N阶段,淋巴血管侵犯,肿瘤亚型和病理阶段,被证明是操作系统和RFS的独立预测指标。虽然不明显不同,5-lncRNA签名是更准确的预测价值的病理阶段。临床,5-lncRNA签名有潜力发展成一个易于使用的预测模型,以促进患者进一步分层。此外,5-lncRNA签名与治疗目标可能有临床价值;因此,临床意义和这五个lncRNAs的作用机制需要进一步研究。
数据可用性
支持本研究使用的数据可用http://xena.ucsc.edu/和http://bioinformatics.mdanderson.org/main/TANRIC:概述。
的利益冲突
作者声明没有竞争的经济利益。
作者的贡献
Haoyue盛、张Guiming Yongqiang黄了同样工作。
确认
我们感谢癌症基因组图谱(TCGA)项目提供平台和贡献者的有价值的数据集。这项研究是由中国国家自然科学基金(批准号国家自然科学基金委81672512)。提供的支持中国奖学金委员会(CSC)在访问Haoyue盛(201906100160)梅奥诊所的承认。
补充材料
补充图1:kaplan meier估计RSF MIBC患者的高风险和低风险组之间使用5-lncRNA签名。RSF:复发存活率。补充表1:倾向得分匹配后的集团。(补充材料)