基于ONCOMINE和TCGA数据库分析人MTERF3在子宫颈癌中的表达及预后意义

梅 雯，自加吉，孙美涛，杨勇琴，张晓娟，余 敏，熊 伟



基于ONCOMINE和TCGA数据库分析人MTERF3在子宫颈癌中的表达及预后意义

梅 雯1，自加吉1，孙美涛1，杨勇琴1，张晓娟2，余 敏3，*熊 伟1

(1. 大理大学基础医学院，云南，大理 671000；2. 大理市第一人民医院呼吸内科，云南，大理 671000；3. 云南大学生命科学学院，云南，昆明 650091)

为了探讨人线粒体转录终止因子3（mitochondrial transcription termination factor 3, MTERF3）在子宫颈癌中的表达及预后意义，检索ONCOMINE数据库中关于人MTERF3的信息，并对目前数据库中资料进行2次分析，对人MTERF3在子宫颈癌中转录水平的表达进行荟萃分析ONCOMINE数据库中共收集了344个不同类型的研究结果。关于MTERF3表达有统计学差异的研究结果总计20项，其中MTERF3表达显著性增高的研究有19项，表达降低的显著性研究有1项（＜0.05）。数据库中共有10个不同的研究涉及MTERF3在子宫颈癌组织中和正常组织中的表达，包括310例临床样本，与对照组相比，MTERF3在子宫颈癌中高表达，且差异具有统计学意义（= 0.036）。通过cBioportal工具分析TCGA（The Cancer Genome Atlas）数据库中的研究发现，MTERF3高表达的子宫颈癌患者与MTERF3低表达的子宫颈癌患者的总生存率（OS）和无病生存率（DFS）均无显著相关性（＞0.05）。通过数据挖掘，揭示人MTERF3在子宫颈癌组织中高表达，但其表达水平与子宫颈癌的预后无明显关联。

人3; 子宫颈癌; ONCOMINE; 数据库

子宫颈癌是女性常见的恶性肿瘤，也是威胁女性健康和生命的第二大恶性肿瘤[1]。近年来，在我国，子宫颈癌发病率呈逐年上升且有年轻化的趋势[2]。关于子宫颈癌的治疗，目前主要集中于早期诊断和早期治疗，可有效提高预后水平[3]。从分子水平研究宫颈癌发生发展的机制，有利于发现新的分子靶点，提供新的治疗手段，对于减少患者痛苦和延长患者生存时间极为重要[4]。人线粒体转录终止因子3(mitochondrial transcription termination factor 3，MTERF3)，又称人线粒体转录终止因子结构域1(mitochondrial transcription termination factor domain containing 1，MTERFD1)，是线粒体基因转录和能量代谢的负调控因子[5]。MTERF3 不仅参与线粒体 DNA( mitochondrial DNA，mtDNA) 转录，还参与 mtDNA 的复制和翻译调控过程[6-8]。已有研究显示，人MTERF3 在各种不同类型的实体瘤中均有基因扩增的现象，其蛋白质表达异常可能参与了恶性肿瘤的发生发展和转移过程[9-10]。

ONCOMINE数据库是赛默飞公司（Thermo Fisher Scientific）开发的商业化数据库，注册会员登陆后可提取肿瘤相关基因的信息，目前版本为ONCOMINE v4.5[11]。ONCOMINE数据库是目前世界上最大的肿瘤基因芯片数据库和整合数据提取平台，涵盖65个基因芯片数据集、4700个芯片及4亿8千万个基因表达数据，可用于分析基因表达差异、分析离群值、预测共表达基因等，并可根据肿瘤分期、分级、组织类型等临床信息进行分类。ONCOMINE数据库还集合了世界上最全的基因组DNA拷贝数、突变、融合基因和mRNA表达的芯片和深度测序结果[12]。TCGA（The Cancer Genome Atlas）数据库是目前最大的癌症基因信息的数据库，试图通过应用基因组分析技术，特别是采用大规模的基因组测序，将人类全部癌症的基因组变异图谱绘制出来，并进行系统分析，旨在找到所有致癌或抑癌基因的微小变异，了解癌细胞发生和发展的机制，在此基础上建立新的诊断和治疗方法[13]。本研究利用ONCOMINE数据库和TCGA数据库分析人MTERF3在子宫颈癌中的表达及预后意义，为人MTERF3在宫颈癌发生发展中的作用机制提供线索和思路。

1 资料与方法

1.1　从ONCOMINE数据库提取数据

ONCOMINE v4.5数据库是一个基于基因芯片的数据库和整合数据挖掘的平台，在此数据库中可根据自己的需要设定筛选和挖掘数据的条件。本研究中，我们设定的筛选条件为：①“Gene: MTERFD1”；② “Analysis Type: Cancer vs. Normal Analysis”；③ “Cancer Type: Cervical Cancer”；④ “Date Type: mRNA and DNA copy number”；⑤ “Simple Type: Clinical Specimen”；⑥临界值设定条件（value＜1E-4, fold change 2, gene rank=top 10%, data type=all）。数据输出保存为Excel表格。

1.2 利用cBioportal分析TCGA数据库中人MTERF3表达与子宫颈癌患者预后的关系

登录cBioportal在线分析工具（www.cBioportal.org），选择TCGA数据库中的研究，设定的筛选条件为：①“Select Cancer Study: TCGA Cervix”；② “Select Genomic Profiles: mRNA Expression z-score (RNA Seq V2 RSEM) threshold 2.0; Protein Expression z-score (RPPA) threshold 2.0 ”；③ “Gene Symbol: MTERF3”；输出结果选择“Survival”，即可得到截尾数据分别为DFS和OS的Kaplan-Meier生存曲线。

1.3　统计学分析

癌旁正常组织和子宫颈癌病例组之间MTERF3表达的差异采用检验或检验。MTERF3表达与子宫颈癌预后的关系采用GraphPad Prism v5.0软件进行Kaplan-Meier模型分析。所用统计学分析采用SPSS 21.0进行，以双侧＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1 人MTERF3在所有肿瘤类型中的表达

ONCOMINE v4.5数据库中共收集了344个不同类型的研究结果（图1），其中关于人MTERF3表达有统计学差异的研究结果共20个，人MTERF3表达增高的研究有19个，人MTERF3表达降低的研究有1个。在女性常见的恶性肿瘤中，乳腺癌中高表达的研究有1个、低表达的有1个；子宫颈癌中高表达的研究有1个，低表达的研究有0个；卵巢癌中的表达没有差异。

图1 人MTERF3在ONCOMINE数据库中所有肿瘤相关研究中的表达

2.2 人MTERF3在子宫颈癌中的表达结果

在ONCOMINE v4.5数据库中检索发现，从2007年至2012年，共有10个不同研究涉及人MTERF3在子宫颈癌组织和正常组织中的表达（图2），共包括310个样本。文章分别发表于Gynecol Oncology[14]、Cancer Research[15-16]、Genes Chromosomes Cancer[17]。荟萃10项研究结果发现，与正常宫颈组织（对照组）相比，人MTERF3在子宫颈癌中呈现高表达（= 0.036）。

1-10分别表示10项研究结果，红色越深表示人MTERF3基因在该芯片中表达越高

2.3 人MTERF3在不同子宫颈癌研究芯片中癌组织和正常组织之间的表达差异

在ONCOMINE数据库中，获取人MTERF3在不同子宫颈癌研究芯片中的表达结果，对相关数据作箱图比较分析(图3)。结果显示，在不同类型的子宫颈癌中，相较于正常宫颈组织，人MTERF3蛋白均呈现高表达，且差异具有统计学意义(＜ 0.05)[16-18]。

图3 ONCOMINE芯片数据库中MTERF3在不同子宫颈癌研究芯片中的表达（*P＜0.05）

2.4 人MTERF3表达与子宫颈癌预后的关系

人MTERF3在子宫颈癌中表达水平增高。为了进一步明确MTERF3表达与子宫颈癌预后之间的关系，我们在TCGA数据库中提取人MTERF3 mRNA表达水平与子宫颈癌预后相关的数据，利用cBioportal工具，对数据库中子宫颈癌患者的生存时间进行Kaplan-Meier分析。结果表明，高表达MTERF3的子宫颈癌患者与低表达MTERF3的子宫颈癌患者的总生存率（OS）和无病生存率（DFS）均无显著相关性（＞0.05）。

图4子宫颈癌患者的预后与人MTERF3 mRNA表达水平的关系

3 讨论

宫颈癌是最常见的女性恶性肿瘤之一，每年全世界新发病例约53万，死亡病例约27万。我国每年新发病例约10万，近年来呈现地区增长及发病年龄提前现象，对女性健康造成了重大危害[19]。所以，宫颈癌的相关研究一直是医学研究的热点之一。在宫颈癌中，80%~85%的宫颈癌为鳞状细胞癌（CSCC)，而宫颈上皮内瘤变（cervical intraepithelial neoplasia, CIN)是一组与宫颈浸润癌密切相关的癌前病变的统称，包括宫颈不典型增生和宫颈原位癌，它反映宫颈浸润癌发生发展中的连续过程，其中高度宫颈上皮肉瘤变(HSIL)包括CINII及CINIII，更是CINIII发展为浸润癌的关键阶段，如果CINIII不治疗将会有31%的人群在3-10年内发展为浸润癌[20]。所以，早期发现是有效治疗宫颈癌的关键，特别是要提早筛选出将会发生恶变的这部分人群，这是目前医学界研究的热点。

人MTERF3是线粒体基因表达和氧化磷酸化活性的负调控因子，其在体内外的作用类似于细胞癌基因，对肿瘤细胞的生长和转移过程具有促进作用[21]。已有研究报道，人MTERF3在非小细胞肺癌、肝细胞癌、胰腺癌和乳腺癌等恶性肿瘤组织中高表达，但由于独立研究存在样本量小，且容易导致抽样误差等原因，其结论有待于进一步证实[8-9,21]。ONCOMINE数据库是目前世界上最大的基因芯片数据和整合数据挖掘平台，注册用户可用于挖掘肿瘤相关基因的信息。本研究中使用的所有数据都来自基因芯片，研究方法一致。ONCOMINE数据库中包括了TCGA数据库的部分资源，因此，我们的分析包含了目前为止最大的样本量，这样避免了因为样本量的问题而导致的误差，增加了结论的可信度[22]。对于人MTERF3表达对子宫颈癌预后的影响，目前为止一直缺乏相关的研究和临床实验证据。

在本研究中，我们用 ONCOMINE 数据库提取人基因mRNA 在宫颈癌组织及正常组织中的表达情况。数据库中多数队列结果显示，人基因mRNA 表达在宫颈癌组织中高于正常组织，组间差异有统计学意义（= 0.036）。通过TCGA 数据库收集 310例宫颈癌患者基因表达、无病生存率及总生存期等数据，根据基因 mRNA 的中位表达量，分为高表达及低表达两组。比较两组患者间的生存期差异，绘制 Kaplan-Meier 生存曲线，结果提示人基因 mRNA 高表达及低表达宫颈癌患者的总生存率（OS）及无病生存率（DFS）的差异均没有统计学意义（＞0.05）。

总之，本研究通过对ONCOMINE基因芯片数据库中肿瘤相关基因信息的深入挖掘，提出MTERF3在子宫颈癌中高表达，但与子宫颈癌患者的预后无关，将为进一步阐明MTERF3在子宫颈癌发生发展中的作用奠定理论基础。

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EXPRESSION OF HUMAN MTERF3 AND ITS PROGNOSTIC ROLE IN CERVICAL CANCER: ANALYSIS BASED ON THE DATA-MINING OF ONCOMINE

MEI Wen1, ZI Jia-ji1, SUN Mei-tao1, YANG Yong-qin1, ZHANG Xiao-juan2, YU Min3,*XIONG Wei1

(1. College of Medical Sciences, Dali University, Dali, Yunnan 671000, China; 2. Dali First People’s Hospital, Dali, Yunnan 671000, China; 3. College of Life Sciences, Yunnan University, Kunming, Yunnan 650091, China)

In order to explore the expression of human mitochondrial transcription termination factor 3 (MTERF3) and its prognostic role in cervical cancer, data abouthumanMTERF3 were retrieved from the ONCOMINE database and the role of MTERF3 in cervical cancer was analyzed.Totally, 344 studies of different types relevant to the expression of MTERF3 were identified in the ONCOMINE database. The MTERF3 expression in 20 of the studies was statistically significant, including significantly over-expressed 19 studies and significantly under-expressed 1 study (＜0.05). 10 studies involved in MTERF3 expression in cervical cancer tissues and normal tissues, including 310 samples. Compared with the control, MTERF3 expression in cervical cancer tissues were significantly higher (= 0.036). Moreover, in TCGA study, there were no significant differences about the overall survival time and disease free survival time between the patients with low MTERF3 expression and those with high MTERF3 expression (＞0.05).In conclusion, MTERF3 is highly expressed in cervical cancer, but the expression level of MTERF3 has no relationship with the survival time of cervical cancer patients.

human3 gene; cervical cancer; ONCOMINE; database

1674-8085(2018)01-0043-07

R473/Q811.4

A

10.3969/j.issn.1674-8085.2018.01.010

2017-05-23；

2017-09-11

国家自然科学基金项目（81560458, 31601155）; 云南省中青年学术和技术带头人后备人才项目（2017HB077）；云南省教育厅科学研究基金重点项目（2014Z126）；大理大学博士科研启动基金项目（BSKY2012018）；大理大学大学生创新创业计划项目(CXCY-X-2016-13)

梅 雯(1988-)，女，云南曲靖人，硕士生，主要从事细胞分子生物学研究(E-mail:1457789546@qq.com); 自加吉(1980-)，男，云南大理人，讲师，硕士，主要从事分子病理学研究(E-mail:dldxjcyxyzjj@163.com); 孙美涛(1990-)，女，山东日照人，硕士生，主要从事细胞分子生物学研究(E-mail:1103293583@qq.com); 杨勇琴(1979-)，女，云南昆明人，讲师，硕士，主要从事细胞分子生物学研究(E-mail:yangyongqin0614@sina.com); 张晓娟(1984-)，女，云南大理人，护师，主要从事内科护理研究(E-mail:791372366@qq.com); 余 敏(1975-)，女，云南昆明人，副教授，博士，硕士生导师，主要从事细胞分子生物学研究(E-mail:yumin@ynu.edu.cn); *熊 伟(1982-)，男，湖南株洲人，副教授，博士，硕士生导师，主要从事细胞分子生物学研究(E-mail:xwailp@163.com).