基于TCGA数据库分析GPR84基因在脑胶质瘤中的表达与临床意义

洪丽萍 赵强 张婧

摘要：目的：利用TCGA数据库分析G蛋白偶联受体蛋白GPR84基因表达水平与脑胶质瘤的分级、预后等关系。方法：通过TCGA数据库分别筛选LGG与GBM信息，通过生物信息学分析将GPR84基因mRNA水平表達在脑胶质不同瘤病理分级中的表达情况，以及GPR84的表达与患者临床信息、预后的关系。结果：（1）GPR84在GBM中的表达显著高于LGG（p<0.001）;（2）GPR84的高表达与脑胶质瘤高年龄组相关（p<0.001），在LGG、GBM中均具有统计学意义（LGG中 p<0.001，GBM 中p<0.05）;（3）GPR84高表达的脑胶质瘤患者总生存期更低（p<0.001）。GPR84高表达与脑胶质瘤总生存期较低的关系独立于其与脑胶质瘤的病理分级的相关性，LGG与GBM中均存在GPR84高表达与预后不良相关（LGG中 p<0.001，GBM 中p<0.05）。结论：GPR84基因在脑胶质瘤中的表达与病理分级相关，且GPR84在脑胶质瘤中的高表达提示预后不良。

关键词：GPR84，脑胶质瘤，低级别脑胶质瘤，胶质母细胞瘤，TCGA数据库

Abstract：Objective： To analyze GPR84 mRNA level changes in patients with gliomas and the clinical significance based on TCGA database. Methods： LGG and GBM information were screened through the TCGA database，and after the data were standardized through bioinformatics analysis，the two groups of data with different pathological grades of gliomas were classified according to their grades，and then combined for analysis. To analyze the expression of GPR84 mRNA level in different pathological grades of glioma，and the relationship between the expression of GPR84 and clinical information and prognosis. Result： The expression of GPR84 was significantly increasing in GBM compare with LGG （p<0.001）. The high expression of GPR84 was correlated with the high-age group of glioma （p<0.001）. And the correlation between GPR84 expression and age was statistically significant in LGG and GBM，respectively （p<0.001 in LGG，p<0.05 in GBM）. Patients with brain glioma with high expression of GPR84 had a lower overall survival，and the difference was statistically significant （p<0.001）. The relationship between high expression of GPR84 and low overall survival of glioma was independent of its correlation with pathological grade of glioma. There was a significant correlation between high expression of GPR84 and low survival in LGG and GBM，respectively （p<0.001 in LGG，p<0.05 in GBM）. Conclusion： The expression of GPR84 gene in glioma is correlated with pathological grade，and the high expression of GPR84 in glioma may indicate poor prognosis.

Key words： GPR84，Glioma，LGG，GBM，TCGA Database

【中图分类号】R4 【文献标识码】A 【文章编号】1673-9026（2021）13-03

1前言

1.1G蛋白偶联受体84

G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptors，GPCRs）家族，是由一系列对外界光、气味，以及对多肽、核苷酸、神经递质和激素等刺激敏感的细胞表面受体组成[1]。研究表明，一部分GPCRs可以被游离脂肪酸（y free fatty acids ，FFAs）激活[1]。G蛋白偶联受体84（G-protein-coupled receptor 84，GPR84），是2001年Yousefi等人，从人类外周血中性粒细胞中发现的GPCRs家族一员。它可以被中链脂肪酸（medium-chain fatty acid，MCFA）激活，是FFAs受体[2-3]。

研究发现，GPR84主要表达于免疫系统的多种细胞中、神经胶质细胞中，同时也表达于脂肪细胞[4]。研究表明，GPR84在免疫代谢中发挥重要的作用，可作为TNF-α、IL-1等促炎因子受体发挥重要作用[4]。

目前，GPR84参与疾病发生发展的病理机制研究较少，主要在大脑神经系统退行性疾病、恶性血液病中的病理机制初步得到揭示[6]。在白血病干细胞中，GPR84可以维持异常的β-catenin信号处于持续活化状态，在ALL和MLL的发生发展中起到重要作用[6]。

1.2GPR84与脑胶质瘤

脑胶质瘤是神经外胚层衍化而来的胶质细胞发生的肿瘤，是颅内肿瘤最常见的一种，根据恶性程度的不同分为不同的级别。低级别胶质瘤（Low-grade gliomas，LGG）是指WHO中枢神经系统肿瘤分类中，I、II级的胶质瘤。低级别胶质瘤发展缓慢，预后较好。高级别胶质瘤进展快，术后复发率极高，预后差，而其中，胶质母细胞瘤（Glioblastoma，GBM）是星形细胞肿瘤中恶性程度最高的胶质瘤[11]。

目前，尚未有GPR84表达在脑胶质瘤中的研究，但是已有研究发现，GPR84在脑胶质细胞中表达，并在阿兹海默症模型小鼠中的小胶质细胞中表达上调[5]，但GPR84在小胶质细胞中上调表达不仅受到内毒素等影响，还与其他因素相关。

1.3 TCGA中的脑胶质瘤数据

癌症基因组图谱（TCGA）数据库，整合了大量高质量的的研究文献及芯片数据，是当前世界上最大的肿瘤基因芯片数据。TCGA数据库（http：//www.cancergenome.nih.gov/）是国家癌症研究所（National Cancer Institute）和美国人类基因组研究所（National Human Genome Research Institute）共同监督的一个项目，旨在应用高通量的基因组分析研究提高对于癌症的预防、诊断和治疗能力。数据库中整合了大量的脑胶质瘤的基因表达、测序和临床信息数据。我们通过TCGA数据库中的“TCGA-GBM”和“TCGA-LGG”项目中的转录数据，分析GPR84在脑胶质瘤中的表达情况以及其与脑胶质瘤的病理分级、预后的关系。

2材料与方法

2.1TCGA数据库中筛选胶质瘤不同分级GBM和LGG转录组数据

GBM转录组数据筛选 TCGA数据库中收录了GBM病例共有617例，本研究通过如下设定进一步筛选数据：本研究通过如下设定进一步筛选数据：（1）Primary size： Brain;（2）Project： TCGA-GBM;（3）Disease Type： Gliomas;（4）Vital status： dead，alive，下载转录组HTSeq-Counts文件和临床信息文件。

LGG转录组数据筛选 TCGA数据库中收录了LGG病例共有516例，进一步筛选：将上述GBM筛选过程中“Project： TCGA-GBM”设定为“Project： TCGA-LGG”，其余同GBM转录组数据筛选。

在RStudio软件中，将GBM和LGG两组转录组数据HTSeq-Counts进行标准化、整理、合并临床信息，并进行两组数据合并。最终，得到包含GPR84基因mRNA表达数据GBM共 159例，LGG共 510例。

2.2TCGA转录数据中GPR84的mRNA表达量与临床特征分析

以标准化后的数据进行分析，分析GPR84的mRNA表达量与患者年龄、性别、胶质瘤病理分级的关系。

2.3统计学分析

采用SPSS 22.0（SPSS，Chicago，IL，USA） 统计软件进行数据分析，计数资料以例数和率（%）表示。生存分析数据采用Mantel-Cox 回归进行生存分析。P< 0.05 为差异有统计学意义。

3结果

3.1GPR84在mRNA水平的表达与胶质瘤病理分级的关系

分析TCGA数据库中符合基本信息明确、病理分级明确，且包含GPR84的mRNA表达量的脑胶质瘤数据共669例，其中低级别胶质瘤510例（LGG=510），胶质母细胞瘤159例（GBM=159）。通过分析发现，胶质母细胞瘤中GPR84的mRNA表达量显著高于低级别胶质瘤，差异有统计学意义（p<0.001）（Fig.3.1.1）

Fig.3.1.1 GPR84基因在不同病理分级的脑胶质瘤中的mRNA表达情况 低级别胶质瘤 LGG=510，胶质母细胞瘤GBM=159，t（227.155）=15.069，95%置信区间 CI[-1.560，-1.174]，P<0.001。GPR84的mRNA水平在GBM中显著高于LGG，在GBM平均表达量7.832，在LGG平均表达量6.608。

3.2GPR84基因与脑胶质瘤患者临床信息的关系

分析脑胶质瘤患者中GPR84的mRNA表达水平与患者的年龄、性别的关系。发现GPR84的mRNA表达水平与脑胶质瘤患者的年龄存在相关性，年龄≥40的患者GPR84的表達水平显著高于年龄<40的患者（p<0.001）（Fig.3.2.1.A）。GPR84的mRNA表达水平与患者的性别无关（Fig.3.2.1.B）。

Fig.3.2.1 GPR84基因mRNA表达情况与脑胶质瘤患者年龄、性别的关系 A.GPR84基因mRNA表达与脑胶质瘤患者年龄的关系 其中年龄<40岁患者253例，年龄≥40岁患者416例，t（634.019）=-4.079，95%置信区间 CI[-0.462，-0.147]，P<0.001。B.GPR84基因mRNA表达与脑胶质瘤患者性别的关系 其中女性患者284例，男性患者385例，P=0.253。

分别分析GPR84在LGG中mRNA水平与患者的发病年龄、性别的关系，及其在GBM中的上述相关性分析。GPR84的mRNA表达水平与LGG患者的年龄相关，高龄（年龄≥40）的患者GPR84的mRNA表达水平显著高于低龄组患者（p<0.001）（Fig.3.2.2.A）。在GBM中，与上述同样的年龄分组并不存在相关性（p=0.059）（Fig.3.2.2.C）。但年龄划分为35岁时，GBM中同样出现龄（年龄≥35）的患者GPR84的mRNA表达水平显著高于低龄组患者（p<0.05）。在LGG和GBM，均显示出GPR84的mRNA高表达与高年龄组相关。

Fig.3.2.2 GPR84基因mRNA表达情况分别于LGG、GBM患者年龄、性别的关系 A.GPR84基因mRNA表达与LGG年龄的关系 其中年龄<40岁患者240例，年龄≥40岁患者270例，t（496.647）=2.151，95%置信区间 CI[0.016，0.366]，P<0.05。B-C.GPR84基因mRNA表达与GBM年龄的关系其中年龄<35岁患者9例，年龄≥35岁患者150例，t（9.023）=-2.285，95%置信区间 CI[0.097，-1.464]，P<0.05。年龄<40岁患者13例，年龄≥40岁患者146例，P=0.059。

3.3GPR84與脑胶质瘤预后的关系

利用TCGA数据库信息，去除确诊后存活期小于30天病例，对TCGA数据库中GPR84 mRNA表达与脑胶质瘤患者生存期关系进行分析，发现GPR84高表达组患者总生存时间显著低于GPR84低表达组（p<0.0001），提示GPR84基因高表达与脑胶质瘤预后不良相关（Fig.3.3.1.A）。继而，我们分别在LGG与GBM中进行GPR84表达与脑胶质瘤患者生存期关系分析，结果显示，在LGG、GBM中GPR84高表达均提示预后不良。（LGG中p<0.01，GBM中p<0.05）。这表明，GPR84的高表达对脑胶质瘤患者预后不良，且独立于脑胶质瘤的病理分级。

Fig.3.3.1 GPR84基因mRNA表达与脑胶质瘤预后的关系 A.全部脑胶质瘤病例GPR84基因mRNA高表达组317例，低表达组277例，GPR84基因mRNA高表达与脑胶质瘤预后不良显著相关（p<0.0001）。B. LGG病例中 GPR84基因mRNA高表达组286例，低表达组158例，GPR84基因mRNA高表达与LGG预后不良相关（p<0.01）。C. GBM中 GPR84基因mRNA高表达组30例，低表达组120例，GPR84基因mRNA高表达与GBM预后不良相关（p<0.05）。

3.4GPR84相关蛋白网络

利用STRING数据库分析GPR84蛋白的相关作用蛋白，以GPR84为中心，发现多个共表达蛋白（Fig.3.4.1.A）。进一步通过Kmeans聚类分析，通过将于GPR84相关蛋白分簇数设定为6，找到与GPR84可能与其最相关的共表达蛋白CLEC5A（SCORE 0.953）（Fig.3.4.1.B）

4讨论

随着对GPR84研究逐步深入，已知GPR84蛋白在多种代谢过程中发挥重要作用。GPR84作为免疫代谢受体，参与免疫代谢调控，可以调控多种免疫细胞发挥功能[8]。同时，有研究表明TNFα可提高脂肪细胞中GPR84的表达[9]。

GPR84在恶性肿瘤中的研究处于起步阶段，通过TCGA数据库分析发现，GPR84除了与血液淋巴系统恶性肿瘤相关，还在胶质瘤、甲状腺癌、乳腺癌等肿瘤中高表达，其中与临床意义密切相关的是GPR84在脑胶质瘤中的表达，脑胶质瘤的发病与先天遗传基因存在高危因素相关，同时也与环境相关，脑胶质瘤具有发病率高、复发率高及患者预后差等特点，给临床治疗带来了极大的挑战[10]。通过对TCGA数据库分析，我们发现GPR84与脑胶质瘤的病理分级密切相关、与年龄相关，并且GPR84高表达可能对脑胶质瘤的预后具有提示作用。但是，除了GPR84在MLL和ALL的病理机制初步被揭示之外，GPR84在肿瘤发生发展过程中发挥作用的机制尚未明确。通过其蛋白相互关系分析，进一步发现CLEC5A、LILRB2等参与免疫调控的分子与GPR84共表达，进一步表明其主要通过免疫代谢调控的方式发挥作用。

参考文献：

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作者簡介：洪丽萍，第一作者，1988年出生，女，硕士，天津市肿瘤医院空港医院，从事肿瘤学与肿瘤临床转化方向研究。

本研究受以下基金资助：1.天津医科大学附属肿瘤医院 院级课题项目 编号：1809;2.天津市卫生健康科技项目编号：RC20189