基于Oncomine数据库分析Pygopus2基因在乳腺癌组织中的表达及其临床意义

李开国 王茹月 杨晓慧 曲颂

乳腺癌是起源于乳腺上皮组织的恶性肿瘤，在世界范围内居女性癌症发病率的首位，是女性癌症死亡的主要原因［1］。2017年肿瘤登记中心数据显示，乳腺癌位居我国女性癌症发病率首位，恶性肿瘤死因第5位［2］。因此，深入研究乳腺癌的发病机制，寻找潜在的治疗靶点和预后评估生物标志物成为该领域的研究热点。Pygopus2（PYGO2）是经典 Wnt/β-catenin 信号通路的重要组成部分，在正常组织和恶性组织中调节细胞生长和分化［3-4］。既往研究表明，在MCF-7乳腺癌细胞中，人PYGO2启动子通过ETS（E-twentysix）家族成员ELF-1（E74-like factor 1）激活原癌基因的表达［5］。有学者通过shRNA（small hairpin RNA）抑制PYGO2表达，结果发现人胶质瘤细胞系U251细胞的增殖数量减少，侵袭能力降低［6］。据此推测PYGO2与肿瘤的发生发展密切相关。尽管PYGO2表达异常在前列腺癌［7］、肝癌［8］、食管鳞状细胞癌［9］、中枢神经系统肿瘤［10］等多种肿瘤中已有报道，但在乳腺癌中却鲜有研究，且由于研究方法、样本量和人群的差异，其结论可靠性较低。

Oncomine是全球最大的癌症基因芯片数据库和整合数据挖掘平台，目前已经收录了715个基因表达数据集、86 733个癌症组织和正常组织的样本数据，该平台整合的文献及芯片数据因高质量而得到科研人员的高度认可。而Kaplan-Meier Plotter数据库是目前分析预后应用较广泛的在线数据库，涵盖了5 143例乳腺癌样本，可对54 675个基因进行相关预后分析，并得出较客观的结果。本研究采用Oncomine数据库和Kaplan-Meier Plotter数据库分析PYGO2在乳腺癌中的表达及其与预后的关系，为进一步研究乳腺癌的发生发展机制提供线索。

1 资料与方法

1.1 Oncomine数据库提取数据

在 Oncomine数据库（https：//www.oncomine.org/resource/login.html）中根据本研究的需求设定筛选和挖掘数据条件：⑴“Cancer Type：Breast cancer”；⑵“Gene：PYGO2”；⑶“Data Type：All”；⑷“Analysis Type：CancervsNormal Analysis”；⑸临界值设定条件（P value＜0.05，fold change＞2，gene rank=All）。

1.2 Kaplan-Meier Plotter进行生存分析

利用 Kaplan-Meier Plotter数据库（http：//kmplot.com/analysis/）中的 Breast cancer（mRNA）数据集进行生存分析。筛选条件：⑴“Cancer：Breast Cancer”；⑵“Gene symbol：PYGO2”；⑶“Split patients by：Auto select best cutoff”；⑷“Survival：OS/RFS/DMFS”；⑸“Follow up threshold：All”。本研究预后评价指标包括总生存期（overall survival，OS）、无复发生存期（relapse-freesurvival，RFS）和无远处转移生存期（distant metastasis-free survival，DMFS）。OS定义为癌症诊断之日起至因任何原因引起死亡的时间。RFS定义为从癌症初次治疗至最早出现局部复发、远处转移或死亡的时间。DMFS定义为从癌症初次治疗至最早出现远处转移或死亡的时间。

1.3 统计学方法

本研究采用Kaplan-Meier Plotter数据库和SPSS 16.0进行数据分析。采用均数±标准差（±s）描述PYGO2基因的表达量，其在正常组织与乳腺癌组织的差异分析采用独立样本t检验。采用Kaplan-Meier法分析PYGO2表达与乳腺癌预后的关系，组间比较用Log-rank检验。以双侧P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 PYGO2在常见肿瘤类型中的表达

Oncomine数据库中共收集了307项关于PYGO2在不同类型肿瘤组织与正常组织比较的研究结果，其中208项研究PYGO2表达差异有统计学意义（P＜0.05），PYGO2表达增高的研究164项、表达降低的研究44项，在乳腺癌中高表达的研究32项，低表达的研究0项，见图1。

2.2 PYGO2在乳腺癌组织中的表达

2004年至今，Oncomine数据库共有45项研究涉及PYGO2在乳腺癌组织和正常组织中的差异表达分析，共有3730个样本，见图2。研究成果分别发表于MolBiol Cell［11］、Proc Natl Acad Sci USA［12］、Nature［13-14］、Breast Cancer Res［15］、BMC Cancer［16］、Cancer Cell［17］、Breast Cancer Res Treat［18］和Nat Med［19］等杂志。在Oncomine数据库中荟萃分析45项研究结果发现，与正常组织相比，PYGO2基因在所有差异表达基因中其中位数值排名为1 214，并在乳腺癌组织中呈高表达（P=7.32×10－9）。

图1 Oncomine数据库中所有肿瘤相关研究PYGO2的表达

2.3 PYGO2在不同乳腺癌研究芯片数据集中肿瘤组织和正常组织之间的表达差异

Oncomine数据库中PYGO2在不同乳腺癌研究芯片数据集中的表达结果显示，PYGO2在乳腺癌组织中的表达量显著高于正常组织（P＜0.05，Fold change＞2），见图 3、表 1。

2.4 PYGO2表达与乳腺癌患者预后的关系

采用Kaplan-Meier Plotter数据库［20］分析PYGO2表达水平与乳腺癌患者预后的关系，结果显示PYGO2高表达组乳腺癌患者 OS（HR=0.69，95%CI：0.51～0.95，P=0.021）、RFS（HR=0.60，95%CI：0.51～0.70，P＜0.001）以及 DMFS（HR=0.61，95%CI：0.43～0.87，P=0.005）均优于低表达组，见图4。

图2 Oncomine数据库中乳腺癌PYGO2基因的表达

图3 Oncomine数据库中不同乳腺癌研究芯片数据集PYGO2的表达

表1 PYGO2基因在不同乳腺癌研究芯片数据集中的表达情况

图4 PYGO2基因表达与乳腺癌患者预后的关系

3 讨论

美国癌症学会最新统计数据［21］显示，2004～2013年女性乳腺癌发病率呈缓慢上升趋势，从1989年到2015年，美国乳腺癌死亡率约下降了39%。有研究报道这可能得益于人类表皮生长因子受体2、血管内皮生长因子、上皮生长因子受体等治疗靶点的发现及靶向药物在乳腺癌治疗中的应用［22］。然而这些靶点仅存在于部分乳腺癌患者，因此寻找乳腺癌发生发展的关键分子或靶点，对开发新的治疗乳腺癌的靶向药物具有重要意义。

PYGO2基因定位于1q21.3，是经典Wnt/β-catenin信号通路的重要组成部分，可能编码染色质重塑蛋白，通过组蛋白甲基化发挥组蛋白密码子的翻译作用，促进机体正常发育［23］和激活肿瘤发生［24］的关键基因。PYGO2基因在多种肿瘤中的研究越来越多，但在乳腺癌中的研究相对较少。尽管有研究发现PYGO2基因在乳腺癌中高表达［11］，但由于样本量小，可信度较差。Oncomine数据库是目前全球最大的基因芯片数据库和整合数据挖掘平台，本研究利用Oncomine数据库分析共发现45项研究（包括3 730个样本）涉及乳腺癌组织和正常组织中PYGO2表达的比较（高表达研究32项，低表达研究0项），其中3项研究结果显示PYGO2在乳腺癌组织中的表达量高于正常组织，再次验证了PYGO2基因在乳腺癌组织中呈高表达这一结论。进一步通过Kaplan-Meier Plotter数据库分析发现PYGO2表达与乳腺癌患者的预后有关，即PYGO2高表达患者的OS、RFS以及DMFS均优于低表达者，分析原因可能为PYGO2基因是一种乳腺癌保护基因，当机体发生乳腺癌病变后其表达量升高，从而抑制肿瘤增殖、迁移或侵袭等，有利于患者的预后［25］，但其具体机制仍有待进一步阐明。

综上所述，PYGO2基因在乳腺癌组织中高表达，且与乳腺癌患者预后密切相关，有望成为协助诊断乳腺癌和评估患者预后的生物标志物。本研究采用数据库进行大样本分析，避免样本量过小产生的误差，分析结果具有更高的可信度，但是这些数据均来自芯片检测结果，相关结论还有待进一步验证。