SLC6A6在胶质母细胞瘤中的作用及意义：基于生物信息学分析

蒋开源，姚永波，刘红梅

(1.邵阳市中心医院 神经外科，湖南 邵阳，422000;2.邵阳市中心医院 消化内科，湖南 邵阳，422000)

胶质瘤是神经系统中最常见的原发性颅内肿瘤，起源于神经上皮组织[1]。其中胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)是恶性程度最高的胶质瘤类型，属WHO Ⅳ级，预后极差，中位生存时间为10～14个月[2]。手术联合放化疗是GBM的主要治疗方法[3]，由于GBM呈高度浸润性生长，对放化疗敏感性较差，复发成为临床亟待解决的问题。寻找有效抑制肿瘤生长、侵袭、转移的分子靶点十分重要。

溶质载体家族 6 成员 6 (SLC6A6)，也称为牛磺酸转运蛋白，是一种高亲和力、低容量和多通道膜蛋白，主要功能是以Na+和Cl-依赖的方式运输牛磺酸和β-丙氨酸。研究表明，SLC6A6在多种癌组织中表达显著上调，与肿瘤不良预后关系密切[4-7]；并与化疗药物敏感性及多药耐药显著相关[8]。SLC6A6调节肿瘤免疫微环境影响其免疫治疗效果[9]。然而，SLC6A6在GBM中的作用及机制尚未清楚。本研究观测SLC6A6 在胶质瘤组织中的表达，分析其与胶质瘤的关系，为寻找GBM发生发展的生物标志物及治疗新靶点提供依据。

1 资料与方法

1.1 数据来源

从中国脑胶质瘤基因组图谱计划(CGGA,http://www.cgga.org.cn/)下载301例胶质瘤患者mRNA表达谱和临床病理信息及预后信息，其中285例有完整生存信息，包括性别、年龄、病理分级、IDH基因突变、MGMT基因启动子甲基化、生存时间及生存状态。美国癌症基因组图谱计划(TCGA，http://www.cancergenome.nih.gov/)GBM表达谱信息及生存信息从UCSC xena(https://xenabrowser.net/)中获取，其中160例具有完整生存信息。

1.2 SLC6A6 mRNA表达与胶质瘤临床信息

将CGGA数据库中285例具有完整生存信息的胶质瘤患者按SLC6A6 mRNA表达中位数分为高表达组和低表达组，分析其与胶质瘤患者临床参数的关系。

1.3 SLC6A6 mRNA表达与胶质瘤患者预后

分别将CGGA和TCGA数据库中胶质瘤患者的SLC6A6 mRNA中位表达水平分为高表达组和低表达组，分析两组患者预后的关系。

1.4 富集分析SLC6A6在GBM中的作用机制

(1)差异表达基因分析

按TCGA数据库中GBM的SLC6A6 mRNA中位表达水平分为高表达组和低表达组，使用R包limma工具进行基因差异表达分析，差异表达基因(DEGs)的筛选标准为：|log2FC|≥1 和P<0.05。

(2)GO和KEGG富集分析

将获取的DEGs通过DAVID(https://david.ncifcrf.gov/)进行基因本体论分析(gene ontology，GO)，包括：生物学途径(biological process，BP)、细胞组(cellular component，CC)和分子功能(molecular function，MF)以及通路注释及富集分析(kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG)。

1.5 统计学处理

2 结果

2.1 SLC6A6表达与胶质瘤相关性

SLC6A6表达水平与胶质瘤病理分级及IDH基因突变显著相关(P<0.05)(图1)。GBM SLC6A6高表达比例(56.9%)较低级别胶质瘤患者(43.4%)高，在IDH基因野生型肿瘤SLC6A6高表达比例(55.4%)较突变型患者(43.3%)高(表1)。SLC6A6表达与性别、年龄及MGMT基因启动子甲基化无显著相关。SLC6A6在GBM中显著高表达(P<0.001)。在IDH突变型中，SLC6A6表达水平较低(P<0.001)，见图1。

图1 CGGA数据库中SLC6A6表达与胶质瘤病理分级(a)及IDH基因突变(b)的关系Fig.1 The relationship between SLC6A6 expression and glioma pathological grade (a) and IDH gene mutation (b) in CGGA database

表1 CGGA数据库中SLC6A6表达与胶质瘤病理参数的关系

2.2 SLC6A6表达与胶质瘤预后相关性

分析CGGA 和TCGA数据库中胶质瘤SLC6A6表达与患者预后关系，结果显示，CGGA 数据库中胶质瘤SLC6A6低表达和高表达总体生存时间差异具有统计学意义(P<0.001),见表2和图2(a)。TCGA数据库中GBM SLC6A6低表达和高表达总体生存时间、无病进展期差异均具有统计学意义(P<0.05),见表2、图2(b)和图2(c)。

表2 CGGA和TCGA数据库中SLC6A6表达与胶质瘤预后的关系

2.3 SLC6A6表达GO和KEGG富集分析

GO和KEGG富集分析结果显示：共有359个基因显著差异表达，其中344个上调，15个下调，见图3(a)和图3(b)。GO功能富集分析表明，SLC6A6可能参与细胞黏附、炎症反应、免疫反应、细胞外基质组织、细胞间信号等生物学过程，见图4(a)。参与细胞外基质结构组成、受体结合、整合素结合、细胞因子活性等分子功能，见图4(c)。可能调控细胞因子-细胞因子受体相互作用、PI3K-Akt 信号通路、IL-17信号通路、细胞黏附、ECM-受体相互作用和肿瘤坏死因子信号通路等信号通路，见图4(d)。

图2 CGGA数据库(a)和TCGA数据库(b)、(c)中SLC6A6表达与胶质瘤的Kaplan-Meier生存分析Fig.2 Kaplan-Meier survival analysis of SLC6A6 expression and glioma patients in the CGGA database (a) and TCGA database (b)，(c)

图3 基于TCGA数据库中GBM SLC6A6表达中位数分组的基因差异表达热图(a)和火山图(b)Fig.3 Heatmap (a) and volcano plot (b) of differentially expressed genes (DEGs) grouped by the median expression of SLC6A6 in glioblastoma in the TCGA database

图4 差异表达基因的GO(a、b、c)和KEGG(d)富集分析Fig.4 GO (a，b，c) and KEGG (d) enrichment analysis of DEGs

3 讨论

胶质瘤是中枢神经系统最常见肿瘤之一，其中GBM是最威胁生命的类型，具有高度异质性、生长速度快、侵袭能力强、预后极差的特点，是最具有治疗挑战性的肿瘤之一。发病机制尚不明确，探索GBM发生发展的机制以及寻找治疗靶点是亟待解决的问题。

研究发现，SLC6A6在胶质瘤中表达与病理分级及IDH基因突变有密切相关，在GBM的表达显著高于胶质瘤Ⅰ～Ⅲ级组织，表达水平与胶质瘤预后显著相关，因此，SLC6A6基因与GBM的发生发展有极大关系。

研究发现，SLC6A6在结直肠癌组织中显著高表达，SLC6A6敲减降低了结直肠癌细胞的活性，提高了其对5-氟尿嘧啶 (5-FU)、多西环素 (doxycycline，DOX) 和 SN-38 的药物敏感性，同时抑制了细胞的干性[8]。SLC6A6具有紧密连接蛋白相关分子特征，影响结直肠癌上皮间充质转化和转移[10]，机制尚未阐明。SLC6A6可促进肿瘤细胞吸收δ-氨基乙酰丙酸 (δ-aminolevulinic acid，ALA)和5-氨基乙酰丙酸 (5-aminolevulinic acid，5-ALA)，增强ALA诱导致癌细胞中原卟啉积累，从而发挥光动力抗肿瘤治疗作用[11-12]。SLC6A6在HPV阳性宫颈癌组织中异常高表达，miR-3156-3p与之相反，进一步研究发现，miR-3156-3p可靶向抑制SLC6A6表达，促进宫颈癌凋亡，抑制其增殖、迁移和血管生成[6]。

另一研究发现SLC6A6在胃癌组织中表达较高，低甲基化水平与SLC6A6表达水平显著相关，从而促进肿瘤的发生[4]。LncRNA MIAT与HCC的肿瘤纯度呈负相关，与B细胞、T淋巴细胞、巨噬细胞等免疫细胞数量呈正相关，与PD-等免疫检查点分子的表达呈正相关；lncRNA MIAT可调控SLC6A6表达从而影响HCC的免疫微环境[9]。虽然上述研究提示SLC6A6在肿瘤的发生发展中起重要作用，但作用机制尚未阐明。本研究发现SLC6A6在胶质母细胞瘤中表达水平较高，在IDH基因野生型肿瘤中表达水平较高，原因尚未清楚。生存分析显示SLC6A6表达水平越高，胶质瘤预后越差，并且GBM无疾病进展期越短，是胶质瘤患者不良预后的分子标志物。

本研究的生物信息学功能富集分析表明，SLC6A6可能参与GBM细胞黏附、炎症反应、免疫反应、细胞间信号转导等生物学过程，可能调控细胞因子-细胞因子受体相互作用、PI3K-Akt信号通路、IL-17信号通路、细胞黏附、ECM-受体相互作用和肿瘤坏死因子信号通路等和肿瘤发生、增殖和侵袭转移相关的信号通路。由此推测，SLC6A6在GBM的疾病发生发展过程中可能起重要驱动作用。

综上所述，SLC6A6在胶质瘤中表达与病理分级密切相关，可能与IDH基因突变相关，影响预后，并参与肿瘤发生发展信号通路调控。SLC6A6可能是GBM发生发展的生物标志物和潜在治疗靶点，其作用及调控机制有待进一步研究阐明。