利用TCGA数据集分析AKT3在胃癌中的表达及临床意义

王　硕，李　智，郑春雷，曲秀娟，刘　静，曲晶磊，车晓芳，刘云鹏

（中国医科大学附属第一医院肿瘤内科，沈阳110001）

利用TCGA数据集分析AKT3在胃癌中的表达及临床意义

王硕，李智，郑春雷，曲秀娟，刘静，曲晶磊，车晓芳，刘云鹏

（中国医科大学附属第一医院肿瘤内科，沈阳110001）

目的研究AKT3在胃癌中的表达情况，预测并探讨AKT3参与肿瘤发生发展的可能机制及临床价值。方法从癌症基因组图谱（TCGA）数据库收集胃癌数据集，下载AKT3基因表达谱资料及临床信息资料。分析AKT3表达与胃癌临床病理学参数的相关性及对预后的影响。采用基因集富集分析（GSEA）方法预测AKT3的调控基因。结果AKT3表达水平与肿瘤浸润深度（P=0.001）、TNM分期（P=0.049）、分化程度（P＜0.001）相关，肿瘤恶性程度越高，AKT3表达越高。AKT3高表达患者总生存期明显短于低表达患者（P＜0.001）。AKT3高表达样本富集了细胞黏附、骨架蛋白调控、紧密连接、TGF-β通路等基因集。结论在胃癌中，AKT3高表达是一种预后不良因素，可以作为预测患者转移发生、判断预后的有效生物标志物。

胃癌；癌症基因组图谱；AKT3；预后

网络出版地址

胃癌是我国最常见的恶性肿瘤之一，虽然手术联合放、化疗及靶向治疗的应用使患者的生存期延长，但晚期患者的5年生存率仍很低。其关键因素是转移机制不明，且无有效的标志物预测转移发生。因此从分子水平深入探讨胃癌的转移机制对延长晚期患者生存时间至关重要。

AKT是一种丝/苏氨酸蛋白激酶，通过依赖PI3K的机制参与肿瘤发生发展的多个过程。AKT有3种亚型：AKT1、AKT2和AKT3［1-3］。3种亚型发挥不同的作用，目前对AKT3的研究相对较少，且主要集中于乳腺癌［4-6］、卵巢癌［7］、恶性胶质瘤［8］等，AKT3在胃癌中的表达及作用鲜有报道。因此，明确AKT3在胃癌中表达情况及预后作用，阐明AKT3参与肿瘤发生发展的作用机制具有重要的意义。

本研究通过癌症基因组图谱（the cancer genome atlas，TCGA）公共数据集，研究AKT3在胃癌中的表达对预后生存的影响，为进一步研究AKT3在肿瘤发生发展中的作用机制提供线索和思路。

1　材料与方法

1.1数据资料收集

利用Bioconductor/TCGAbiolinks函数包从TCGA数据库（https：//tcga-data.nci.nih.gov/tcga/）下载并预处理胃癌数据集的mRNA表达RNASEqV2数据。利用Kaplan-Meier Plotter数据（http：//kmplot.com/analysis/）中的胃癌数据集进行在线生存分析。

1.2数据集筛选和临床病理学参数相关性研究

仅保留TCGA数据集中包含临床参数和生存资料的病例。根据表达谱数据，对样本的AKT3表达进行由低到高排序，将数据三等分，低于1/3节点的样本为低表达组，高于2/3节点的样本为高表达组，两者之间为中表达组。

1.3基因集富集分析（gene set enrichment analysis，GSEA）

采用GSEA 2.2.1版软件进行分析。根据AKT3的表达水平分为高表达组和低表达组。本研究利用GSEA网站MsigDB数据库中获得c2.cp.kegg.v5.1. symbols.gmt数据集；然后，按缺省加权富集统计的方法进行富集分析，设置随机组合次数为1 000次。

1.4统计学方法

使用SPSS 17.0软件进行统计学分析。临床病理参数相关性分析，组间比较采用χ2检验及Fisher确切概率法，生存分析采用Kaplan-Meier和log-rank检验法。P＜0.05为差异有统计学意义。在GSEA中按错误发现率（false discovery rates，FDR）＜0.25的基因集作为显著富集基因集。

2　结果

2.1AKT3表达与临床病理学相关性

在TCGA数据集中，AKT3的表达与性别、年龄无关；与肿瘤浸润深度（P=0.001）、TNM分期（P= 0.049）及分化程度明显相关（P＜0.001），见表1。

2.2AKT3表达与胃癌患者预后的相关性

表1　AKT3表达与胃癌临床病理特征的相关性分析Tab.1 Relationship between the expression of AKT3and clinicalpathological characteristics in gastric cancer

研究分别利用TCGA数据集及Kaplan-Meier Plotter在线数据进行生存分析。结果显示，在TCGA数据集中（图1A），AKT3表达水平与预后有显著相关性（P=0.001），表达越高，预后越差。进一步利用Kaplan-Meier Plotter在线数据分析（图1B）得出，高表达患者的预后显著劣于低表达患者（P＜ 0.001）。以上结果提示，AKT3是预后不良因素，高表达与患者生存期缩短显著相关。

图1　AKT3表达水平与胃癌患者预后的关系Fig.1 Correlation of AKT3 expression and overall survival in gastric cancer

2.3AKT3的功能基因集富集

GSEA法结果提示AKT3高表达样本富集到细胞黏附、骨架蛋白调控、紧密连接、TGF-β通路等基因集，见图2。

3　讨论

图2　GAES分析AKT3相关富集基因集Fig.2 GSEA with high expression of AKT3

多项研究显示，AKT3在乳腺癌［4-6］、卵巢癌［7］和恶性脑胶质瘤［8］等多种肿瘤中呈现高表达，并且在肿瘤细胞增殖和侵袭转移中发挥重要的作用。Chin等［4］发现，AKT3在三阴乳腺癌中高表达，是促进三阴性乳腺癌细胞增殖的重要因子。Chung等［9］的研究发现，N-钙能够调节乳腺癌细胞的迁移能力，而这个过程是通过AKT3实现的，过表达N-钙后，AKT3水平下降，细胞迁移能力增强。Paul等［10-11］利用小RNA干扰技术将AKT3和PI3KCA基因敲除后，恶性脑胶质瘤细胞T98的侵袭转移能力下降，并能增强凋亡和自噬。尽管目前多数研究提示，AKT3确实参与了多种肿瘤的发生发展过程，是一种重要的信号分子，但发挥了何种作用及如何调控尚不完全清楚。本研究利用TCGA数据集，证实AKT3在胃癌中的表达与肿瘤浸润深度、分化程度等显著相关，即恶性程度越高的患者AKT3的表达越高。尤为重要的是，本研究显示AKT3表达和预后生存之间具有显著的相关性，高表达患者预后差。提示AKT3基因在胃癌中有可能作为临床预后指标。

当肿瘤细胞间细胞黏附分子减少，细胞骨架蛋白重排，运动能力增强，渗入内皮血管进入体循环，定植于远端位点即形成转移灶［12］。TGF-β通路在细胞的转移过程中扮演着重要的角色。本研究利用GSEA方法，发现AKT3的表达与细胞黏附、骨架蛋白、紧密连接、TGF-β通路等相关，推测AKT3可能是通过参与细胞侵袭转移影响生存，再次验证了AKT3能够作为预后评价指标，并可能成为肿瘤治疗的潜在靶点。

本研究的不足之处在于，TCGA数据库提供的是mRNA水平的数据，可能无法完全代表AKT3在蛋白水平的表达情况，在后续的研究中应该结合免疫组化方法进一步分析讨论。本研究为接下来的关于AKT3在肿瘤中的基础和临床研究提供了线索和依据，需要进一步的研究更深入探讨AKT3的作用及机制，为肿瘤的靶向治疗提供新思路。

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［11］Paul-Samojedny M，Pudełko A，Kowalczyk M，et al.Knockdown of AKT3 and PI3KCA by RNA interference changes the expression of the genes that are related to apoptosis and autophagy in T98G glioblastoma multiforme cells［J］.Pharmacol Rep，2015，67（6）：1115-1123.

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（编辑于溪）

Analysis of Clinical Significance of AKT3 Expression in Gastric Cancer Utilizing TCGA Datasets

WANG Shuo，LI Zhi，ZHENG Chunlei，QU Xiujuan，LIU Jing，QU Jinglei，CHE Xiaofang，LIU Yunpeng
（Department of Oncology，The First Hospital，China Medical University，Shenyang 110001，China）

Objective To investigate the prognostic value of AKT3expression in gastric cancer.Methods AKT3expression data in The Cancer Genome Atlas（TCGA）datasets and its clinical information were downloaded.Statistically assessed was performed for relationship with clinicopathological factors and prognosis.Gene set enrichment analysis（GSEA）was used to predict the gene sets modulated by AKT3.Results The expression of AKT3 was associated with T stage（P=0.001），TNM stage（P=0.049）and differentiation（P＜0.001）.High level of AKT3 expression indicates poor prognosis（P=0.001）.AKT3 could regulate gene sets involving cell adhesion molecule，cytoskeleton regulation，focal adhesion and TGF-β signaling pathway.Conclusion AKT3 could be used as a potential prognostic marker and a therapeutic target in gastric cancer.

gastric cancer；cancer genome atlas；AKT3；prognosis

R735.2

A

0258-4646（2016）05-0398-04

10.12007/j.issn.0258-4646.2016.05.004

国家自然科学基金（81302023）；国家科技重大新药创制（2013ZX09303002）；辽宁省科学技术计划（2014225013）

王硕（1983-），女，医师，博士研究生.

刘云鹏，E-mail：liuyunpeng@medmail.com.cn

2016-03-07

网络出版时间：