胶质瘤自噬相关长链非编码RNA的生信分析

李占成 石 铁 周卫忠

胶质瘤是最常见的恶性原发性中枢神经系统肿瘤，预后较差[1]，其中胶质母细胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM）预后最差，中位总生存期在15～23个月，5年生存率低于6%[2]。

研究表明，细胞自噬在神经退行性疾病、衰老和肿瘤发病过程中具有重要作用[3]。近年来，有学者试图通过调控细胞自噬寻找胶质瘤新的潜在治疗靶点[4]。研究发现，长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）具有广泛的生物学功能[5]，例如调控细胞自噬相关蛋白的表达[6]。本文利用生物信息学方法分析胶质瘤细胞自噬相关lncRNA的表达网络，为胶质瘤的诊治提供参考。

1 资料和方法

1.1 胶质瘤数据集的获取 基因组图谱（CGGA，http://www.cgga.org.cn/）微阵列被用作训练集，以建立胶质瘤的自噬相关lncRNA 特征，共纳入325例胶质瘤病人CGGA mRNA 以及相关的临床数据。从癌症基因组图谱（TCGA，https://cancergenome.nih.gov/）网站下载病人的临床信息，用于验证风险评分。TCGA数据集纳入160例GBM病人的验证数据集。

1.2 lncRNA 和自噬基因的筛选 从CGGA mRNAseq数据集获得lncRNA 和自噬基因的谱。自噬基因列表来自人类自噬数据库（HADb，http://autophagy.lu/clustering/index.html）。所有mRNA 表达数据通过log2 转换进行标准化。应用Pearson 相关性计算lncRNA 与自噬相关基因的相关性。相关系数|R2|＞0.3的lncRNA被认为是自噬相关lncRNA。

1.3 胶质瘤病人预后影响因素分析 采用单变量和多变量Cox 回归分析评估自噬相关lncRNA 与胶质瘤病人预后的关系。将单变量分析P＜0.01 的lncRNA纳入多变量Cox回归分析，根据结果以确定风险评分=基因1×基因1的表达量+基因2×基因2的表达量+...+基因N×基因N 的表达量。将胶质瘤病人根据中位风险评分分为高风险组和低风险组。

2 结果

2.1 自噬相关lncRNA 共表达网络的构建CGGA 数据集共鉴定878 个lncRNA，HADb 数据库共筛选出215个自噬相关基因。构建一个自噬相关lncRNA共表达网络，识别自噬相关lncRNA，最后，筛选出402个lncRNA。

2.2 胶质瘤自噬相关lncRNA 的特征 根据自噬相关lncRNA共表达网络中402个自噬相关lncRNA，利用CGGA 数据集325 例胶质瘤病人，Cox 回归分析显示10 个自噬相关lncRNA 是胶质瘤病人预后的独立影响因素，其中5 个lncRNA 是危险因素（TP53TG1、

ZNF674- AS1、COX10- AS1、DDX11- AS1、SBF2-AS1），5 个是预后保护因素（PCBP1-AS1、DHRS4-AS1、 GABPB1- AS1、 MAPKAPK5- AS1、MIR4453HG）。见表1、2。

表1 胶质瘤自噬相关lncRNA

表2 胶质瘤自噬相关lncRNA 与胶质瘤病人生存预后的多因素Cox回归分析

2.3 自噬相关lncRNA 与胶质瘤预后的关系 根据中位风险评分将胶质瘤病人分为低风险组和高风险组。多因素Cox 回归分析显示，风险评分是胶质瘤预后独立影响因素（P＜0.05，表3）。生存曲线分析显示低风险组中位生存时间（1 211 d）较高风险组（346 d）明显延长（P＜0.05；图1）。

图1 生存曲线分析CGGA数据库胶质瘤病人生存期与风险评分的关系

表3 胶质瘤病人生存预后影响因素的多因素Cox回归分析

2.4 TCGA 数据集验证结果 共纳入160 例GBM，根据风险评分中值分为高危组和低危组。多因素Cox回归分析显示，风险评分是胶质瘤预后独立影响因素，生存曲线分析显示低风险组中位生存时间（468 d）较高风险组（385 d）明显延长（P＜0.05；图2）。

图2 生存曲线分析TCGA 数据库胶质母细胞瘤病人生存期与风险评分的关系

3 讨论

随着胶质瘤诊疗技术的进步，很多预后影响因素得到证实，包括肿瘤切除程度、肿瘤分级等。目前，高通量测序技术被广泛地用于检测miRNA或基因的改变，可以很好地预测肿瘤复发和肿瘤转移[7]。lncRNA作为基因或miRNA的补充，为预测胶质瘤复发的风险提供了新的的靶标[18]。目前，自噬在肿瘤治疗中的作用知之甚少。最近的研究表明，调节自噬将成为胶质瘤治疗的新方法[19，20]。本文利用两个数据集（CGGA 和TCGA）分析自噬相关lncRNA 与胶质瘤预后的关系，首先筛选出402 个自噬相关lncRNA；然后，Cox 回归分析显示10 个自噬相关lncRNA 与胶质瘤病人预后有关；再根据lncRNA 的中位风险评分将胶质瘤病人分为高风险和低风险组，生存曲线分析发现低风险组中位生存时间较高风险组明显延长。

总之，我们应用生信分析方法筛选出10个与胶质瘤自噬相关的lncRNA，与胶质瘤病人预后密切相关。