胃癌内质网应激特征相关基因的筛选及预后风险模型的构建

摘要：

目的:基于生物信息学方法筛选胃癌内质网应激（ERS）特征相关差异表达基因并构建预后风险模型。方法:从癌症基因组图谱（TCGA）数据库中获取375例胃癌和32例癌旁组织样本的转录组测序数据（RNA-seq）及相应临床信息作为训练集样本；从基因表达综合（GEO）数据库中下载387例胃癌患者数据（GSE84437）作为验证集样本；数据获取时间均为2021年12月25日。从GeneCards数据库中获取785个ERS特征相关基因（ERS-RG）。分析TCGA数据库中胃癌组织与癌旁组织之间差异表达基因。将鉴定出的胃癌差异表达基因与GeneCards数据库中ERS-RG取交集，得到胃癌ERS特征相关差异表达基因，对其进行基因本体功能（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析。采用单因素Cox比例风险模型筛选具有预后价值的胃癌ERS特征相关差异表达基因，进行LASSO回归分析，构建多基因预后风险模型，计算预后风险评分。根据预后风险评分的中位数（2.369），将训练集和验证集中患者分别分为高风险组与低风险组；采用Kaplan-Meier生存分析比较两组患者总生存（OS），并绘制时间依赖的受试者工作特征（ROC）曲线；根据胃癌预后独立影响因素绘制列线图。通过基于反卷积的CIBERSORT算法分析两组间特征免疫细胞浸润丰度。利用颗粒酶A和穿孔蛋白1表达量的几何平均值计算细胞溶解活性评分。根据预后风险评分中位数（2.369）与肿瘤突变负荷（TMB）中位数（3.000），将胃癌患者分为高风险评分-高TMB组、高风险评分-低TMB组、低风险评分-高TMB组与低风险评分-低TMB组，比较各组患者OS。结果:共得到444个胃癌ERS特征相关差异表达基因，包括168个下调基因和276个上调基因；主要富集在内质网中的蛋白加工、细胞外基质（ECM）受体相互作用以及未折叠蛋白反应等生物过程（均
P<0.05）。单因素Cox回归分析共筛选出12个与预后相关的胃癌ERS特征相关差异表达基因。进行LASSO回归分析，得到预后风险评分＝0.052×NOS3+0.137×PON1+0.067×CXCR4+0.131× MATN3+0.116× ANXA5+0.090×SERPINE1。Kaplan-Meier分析结果表明，训练集与验证集中低风险组OS均优于高风险组（均
P<0.01）。时间依赖ROC曲线分析结果显示，训练集中患者3、5、8年OS率的AUC分别为0.695、0.786、0.698；验证集中3、5、8年OS率的AUC分别为0.580、0.625、0.627。多因素Cox回归分析结果显示，预后风险评分（
HR＝3.598，95%
CI 2.290~5.655，
P<0.001）和肿瘤分期（
HR＝1.344，95%
CI 1.057~1.709，
P<0.05）是胃癌预后的独立影响因素。TCGA数据库375例胃癌患者中，高风险组ATF6、HSPA5、XBP1和ATF4等相关蛋白的表达水平均高于低风险组（均
P<0.05）；CIBERSORT结果显示，高风险组活化的CD4记忆T细胞丰度低于低风险组，M0和M2型巨噬细胞丰度均高于低风险组（均
P<0.05）。高风险组常见免疫检查点（CD274、CTLA4、TNFRSF9、TIGIT、PDCD1、LAG3）的表达水平均高于低风险组（均
P<0.05）。高风险组患者的细胞溶解活性评分高于低风险组患者（
P<0.05）。预后风险评分与TMB呈负相关（
r＝-0.20，
P<0.001）。低风险评分-高TMB组患者OS最好，高风险评分-低TMB组OS最差（均
P<0.001）。
结论:基于6个胃癌ERS特征相关差异表达基因的预后风险评分模型，其预后风险评分可能作为独立预后因素有效预测胃癌患者的预后。

关键词：胃肿瘤、内质网应激、医学信息学、预后、肿瘤微环境

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资助基金：山西医科大学第一医院"引进人才"特聘教授配套基金SYYYRC-2022002;国家级大学生创新创业训练计划20220194;Distinguished Professor Fund for Talents Introduction of the First Hospital of Shanxi Medical UniversitySYYYRC-2022002;National Student Innovation and Entrepreneurship Training Program Project20220194

在线出版日期：2023-07-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：346-352