泛癌中SLC7A7表达的预后意义及其与免疫微环境的关系

吕泊宁，宋红权，焦晓辉

1.哈尔滨医科大学口腔医学院，黑龙江 哈尔滨 150001；

2.哈尔滨医科大学附属第一医院，黑龙江 哈尔滨 150001

SLC7A7是一种蛋白质编码基因，是溶质转运蛋白超家族的重要成员之一，研究发现，该基因突变可导致赖氨酸尿性蛋白耐受不良的发生。其在多种肿瘤中存在表达差异，能够通过某些信号通路调控细胞周期、抑制肿瘤细胞迁移和侵袭，可能对肿瘤的预后具有重要意义［1］。近期的研究表明，SLC7A7的过表达与胶质母细胞瘤患者的预后差有关［2］，SLC7A7在化学耐药性卵巢癌中高表达，可以调节药物在细胞中的运输，从而调节化学疗法的反应［3］。更重要的是，在巨噬细胞分化过程中，人单核细胞中SLC7A7的mRNA表达显著增加［4］。这些发现表明，SLC7A7在癌症的发生和发展中起着至关重要的作用。然而，SLC7A7在肿瘤进展和肿瘤免疫学中的潜在功能和机制仍不清楚。

正常情况下，免疫系统可以识别并清除肿瘤微环境中的肿瘤细胞，但为了生存和生长，肿瘤细胞能够采用不同策略，使人体的免疫系统受到抑制，不能正常地杀伤肿瘤细胞，从而在机体抗肿瘤免疫应答的各阶段得以幸存。肿瘤免疫治疗就是通过重新启动并维持肿瘤-免疫循环，恢复机体正常的抗肿瘤免疫反应，从而控制与清除肿瘤的一种治疗方法。SLC7A7表达可能参与非小细胞肺癌中肿瘤相关巨噬细胞，T细胞衰竭和Treg的调节，并作为非小细胞肺癌的预后生物标志物［5］。因此，SLC7A7基因可能在肿瘤免疫细胞浸润中起重要作用。在本研究中，我们全面分析了SLC7A7表达与免疫微环境之间的关系，并研究了其与泛癌预后的相关性。

1 材料与方法

1.1 SLC7A7表达的泛癌分析

TIMER（http://cistrome.org/TIMER/）是一个肿瘤浸润免疫细胞组分分析网站，既可以比较肿瘤样本和正常组织中基因表达量的差异，同时若输入肿瘤样本的基因表达谱数据，也可以预测每个肿瘤样本中浸润的免疫细胞组成［6］。

1.2 SLC7A7拷贝数变异和突变的泛癌分析

cBioportal癌症基因组学门户网站（http://cbioportal.org）是一种开放式资源，能够分析来自各种肿瘤样本的基因组变化。我们使用了cBioPortal来识别SLC7A7拷贝数变化和突变的频率［7］。

1.3 肿瘤突变负荷估算

使用R中的TCGAbiolinks软件包下载了突变注释文件。肿瘤突变负荷（TMB）被定义为每兆碱基组的体细胞变异数［8］。

1.4 微卫星不稳定性

MANTIS是用于识别配对的正常-肿瘤患者样本中微卫星不稳定性的工具。使用MANTIS从TCGA数据库估计了33种癌症类型的微卫星不稳定性（MSI）。使用平均距离阈值=0.4区分微卫星稳定（MSS）肿瘤和高不稳定（MSI-H）的肿瘤［9］。

1.5 肿瘤免疫微环境分析

CIBERSORT用于使用R包评估每个肿瘤样品中浸润免疫细胞类型的相对分数［10］。

1.6 统计学方法

从癌症基因组图谱（TCGA）数据库下载了多种正常和肿瘤组织的样本的SLC7A7 mRNA表达数据。根据SLC7A7表达的中位数，将癌症患者分为高和低SLC7A7表达亚组。Wilcoxon测试用于评估正常组织与肿瘤组织之间SLC7A7的表达差异。使用Kaplan-Meier方法计算总生存期（OS），并使用对数秩检验比较生存曲线。进行了Pearson分析，以评估SLC7A7表达水平与免疫检查点相关基因之间的相关性。所有统计分析均使用R软件（版本3.6.3 ）进行。P＜0.05被认为具有统计学意义。

2 结果

2.1 泛癌SLC7A7表达

用TIMER数据库分析肿瘤和正常组织样本中的SLC7A7 mRNA表达水平。结果显示，相对于正常组织，SLC7A7在六种癌症中高表达，包括乳腺癌（BRCA），胆管癌（CHOL），食管癌（ESCA），多形成性胶质细胞瘤（GBM），头颈鳞癌（HNSC），胃癌（STAD），以及在皮肤黑色素瘤（SKCM）转移中高表达，与此相反，在肾嫌色细胞癌（KICH），肾透明细胞癌（KIRC），肾乳头状细胞癌（KIRP），肺腺癌（LUAD），肺鳞状细胞癌（LUSC）中低表达（图1）。

图1 SLC7A7在人类泛癌中的表达

2.2 多种癌症中SLC7A7突变的频率和拷贝数变化

使用cBioPortal研究SLC7A7突变和拷贝数变化。结果表明在多种癌症类型中，子宫内膜癌中的SLC7A7突变频率最高。扩增占拷贝数变化的0.75%（82/10950），而插入和缺失（indels）占0.19%（21/10950）（图2）。

图2 多种癌症中SLC7A7拷贝数变化和突变的频率

2.3 SLC7A7表达肿瘤突变负荷和微卫星不稳定性之间的相关性

肿瘤突变负荷（TMB）和微卫星不稳定性（MSI）已被发现与癌症的免疫治疗反应和预后相关。研究者评估了多种癌症类型的TMB，同时评估了SLC7A7表达与TMB之间的关系，并表明SLC7A7表达与乳腺癌（BRCA），结肠癌（COAD），食管癌（ESCA），头颈鳞癌（HNSC），肾透明细胞癌（KIRC），脑胶质瘤（LGG），肺腺癌（LIHC），肉瘤（SARC），甲状腺癌（THCA），胸腺癌（THYM），葡萄膜黑色素瘤（UVM）中的TMB相关，而在其他癌症中未发现任何相关性（图3）。此外，研究者评估了不同肿瘤中SLC7A7表达与MSI状态之间的关系。发现SLC7A7表达与胆管癌（CHOL），结肠癌（COAD），弥漫性大B细胞淋巴瘤（DLBC），食管癌（ESCA），头颈鳞癌（HNSC），肾透明细胞癌（KIRC），脑胶质瘤（LGG），肺腺癌（LUAD），肺鳞癌（LUSC），胰腺癌（PAAD），嗜铬细胞瘤和副神经节瘤（PCPG），皮肤黑色素瘤（SKCM），胃癌（STAD）中的MSI相关，而在其他癌症中未发现任何相关性（图4）。

图3 SLC7A7表达与肿瘤突变负荷（TMB）的相关性

图4 SLC7A7表达与微卫星不稳定性（MSI）的相关性

2.4 SLC7A7表达与免疫检查点相关基因之间的相关性

免疫检查点相关基因在肿瘤免疫逃逸中起重要作用。研究者进一步探索了SLC7A7表达与免疫检查点相关基因的相关性，发现SLC7A7表达在膀胱尿路上皮癌（BLCA），乳腺癌（BRCA），宫颈癌（CESC），头颈鳞癌（HNSC），肾嫌色细胞癌（KICH），脑胶质瘤（LGG），肝癌（LIHC），肺腺癌（LUAD），肺鳞癌（LUSC），前列腺癌（PRAD），直肠腺癌（READ），皮肤黑色素瘤（SKCM），胃癌（STAD），甲状腺癌（THCA），和葡萄膜黑色素瘤（UVM）中与大多数免疫检查点基因相关。而在间皮瘤（MESO）中，未发现SLC7A7与免疫检查点基因相关（图5）。

图5 SLC7A7表达与免疫检查点相关基因之间的相关性

2.5 SLC7A7是多种癌症的预后生物标志物

使用TCGA队列分析了SLC7A7表达与患者总生存期（OS）之间的关系。SLC7A7高表达是肾上腺皮质癌（ACC）（P＜0.000 1），肾嫌色细胞癌（KICH）（P=0.03），脑胶质瘤（LGG）（P＜0.000 1），肝癌（LIHC）（P=0.001 5），胰腺癌（PAAD）（P=0.0002 8），胸腺癌（THYM）（P=0.001 4）和葡萄膜黑色素瘤（UVM）（P=0.000 1）患者OS的不利因素。SLC7A7低表达是肉瘤（SARC）（P＜0.000 1），皮肤黑色素瘤（SKCM）（P＜0.000 1）患者OS的不利因素。在其他癌症类型中，SLC7A7表达与预后无关（图6）。这些结果表明，SLC7A7表达可能在部分肿瘤的预后中起重要作用。

图6 SLC7A7表达与泛癌患者总生存期（OS）的相关性

3 讨论

肿瘤微环境（Tumor microenvironment）是指肿瘤细胞存在的周围微环境，包括周围的血管、免疫细胞、成纤维细胞、骨髓源性炎性细胞、各种信号分子和细胞外基质［11-13］。免疫细胞最有可能受到肿瘤微环境的影响，可以被激活以促进肿瘤的生长和发展。越来越多的研究表明，肿瘤微环境在肿瘤进展和治疗反应中起着至关重要的作用。一些研究表明，大量免疫细胞浸润进入肿瘤组织与患者的预后密切相关。特别是，细胞毒性T细胞，辅助性T细胞，树突状细胞（DC），肿瘤相关巨噬细胞，间充质干细胞以及相关炎性途径和成纤维细胞的定量变化会影响多种恶性肿瘤的预后。

本研究探讨了SLC7A7的表达水平，在TIMER数据库中，相对于正常组织的类型，SLC7A7在六种癌症中高表达，包括乳腺癌（BRCA），胆管癌（CHOL），食道癌（ESCA），多形成性胶质细胞瘤（GBM），头颈鳞癌（HNSC），胃癌（STAD），在黑色素瘤（SKCM）转移中高表达，与此相反，在肾嫌色细胞癌（KICH），肾透明细胞癌（KIRC），肾乳头状细胞癌（KIRP），肺腺癌（LUAD），肺鳞状细胞癌（LUSC）中低表达。

肿瘤免疫浸润细胞从血液迁移到肿瘤组织，并在免疫调节中起重要作用。越来越多的研究表明，肿瘤免疫浸润细胞与免疫检查点抑制和预后密切相关。为了阐明SLC7A7表达与各种免疫细胞之间的关系，使用CIBERSORT在肿瘤微环境中SLC7A7表达与免疫细胞浸润之间的关系。对于不同的癌症，SLC7A7表达与浸润肿瘤的免疫细胞之间的相关性有所不同。进一步探索了SLC7A7表达与免疫检查点相关基因的相关性，发现SLC7A7表达在膀胱癌（BLCA），乳腺癌（BRCA），宫颈癌（CESC），头颈鳞癌（HNSC），肾嫌色细胞癌（KICH），脑胶质瘤（LGG），肝 癌（LIHC），肺 腺 癌（LUAD），肺 鳞 癌（LUSC），前列腺癌（PRAD），直肠腺癌（READ），皮肤黑色素瘤（SKCM），胃癌（STAD），甲状腺癌（THCA），和葡萄膜黑色素瘤（UVM）中与大多数免疫检查点基因相关。而在，间皮瘤（MESO）中，未发现SLC7A7与免疫检查点基因相关。同时，也确定了在肿瘤患者SLC7A7表达的预后价值。

使用TCGA数据分析了SLC7A7表达与患者总生存期（OS）之间的关系。SLC7A7高表达是肾上腺皮质癌（ACC），肾嫌色细胞癌（KICH），脑胶质瘤（LGG），肝癌（LIHC），胰腺癌（PAAD），胸腺癌（THYM）和葡萄膜黑色素瘤（UVM）患者OS的不利因素。SLC7A7低表达是肉瘤（SARC），皮肤黑色素瘤（SKCM）患者OS的不利因素。在其他癌症类型中，SLC7A7表达与预后无关。这些结果表明，SLC7A7表达可能在部分肿瘤中起重要作用，表明SLC7A7可以作为泛癌预后的生物标志物。

总之，这项研究中的数据阐明了SLC7A7表达在多种人类癌症中的密切相关性和预后价值。SLC7A7可能被认为是癌症治疗的新靶标，因为它们在多种癌症中均表现出上调并与更差的预后相关。此外，结果表明SLC7A7表达可能调节癌症中的肿瘤免疫能力。未来针对SLC7A7表达和肿瘤免疫微环境的前瞻性研究可能有助于给出明确的答案，从而提供基于免疫的抗癌策略。