蘇輝 戴宜武 秦家振 白妙春 楊藝 徐如祥 (北京軍區(qū)總醫(yī)院附屬八一腦科醫(yī)院神經(jīng)外科，北京 100700)

HER2基因的表達(dá)水平在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者預(yù)后評(píng)價(jià)中的意義

蘇輝 戴宜武*秦家振 白妙春 楊藝 徐如祥
(北京軍區(qū)總醫(yī)院附屬八一腦科醫(yī)院神經(jīng)外科，北京 100700)

目的研究表明人類(lèi)表皮生長(zhǎng)因子受體2(HER2)基因的異常表達(dá)與乳腺癌，胃癌等多種惡性腫瘤的進(jìn)展相關(guān)，然而其與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)的關(guān)系目前尚不清楚。方法利用腫瘤與癌癥基因圖譜計(jì)劃(TCGA)，腦腫瘤分子數(shù)據(jù)庫(kù)(REMBRANT)和基因表達(dá)公共數(shù)據(jù)庫(kù)(GEO)中GSE7696隊(duì)列等中的GBM病例資料和芯片數(shù)據(jù)，通過(guò)生存分析和Cox回歸分析，研究人類(lèi)表皮生長(zhǎng)因子受體2(HER2)基因的mRNA表達(dá)與GBM患者生存時(shí)間(OS)的關(guān)系。結(jié)果在TCGA病例組(N=288)中，HER2基因高表達(dá)組患者的預(yù)后差于低表達(dá)組的患者，其中位OS分別為15.1個(gè)月(95%可信區(qū)間：13.6～16.6個(gè)月)和16.7個(gè)月(95%可信區(qū)間：13.0～20.5個(gè)月)，P=0.013；同樣地，在另外兩個(gè)驗(yàn)證組的患者中，HER2基因高表達(dá)組的患者預(yù)后也差于低表達(dá)組，REMBRANT病例組的中位OS分別為12.0個(gè)月(95%可信區(qū)間：8.1～15.9個(gè)月)和17.5個(gè)月(95%可信區(qū)間：14.0～21.1個(gè)月)，P=0.002；而GSE7696病例組的中位OS則分別為11.4個(gè)月(95%可信區(qū)間：9.0～13.7個(gè)月)和15.7個(gè)月(95%可信區(qū)間：14.2～17.2個(gè)月)，P=0.044；多因素Cox回歸分析表明HER2基因的表達(dá)分組不是獨(dú)立的預(yù)后因素，其預(yù)后評(píng)價(jià)能力與年齡和MGMT甲基化分組因素有關(guān)。結(jié)論本研究一方面驗(yàn)證了HER2基因的mRNA表達(dá)與GBM患者的臨床預(yù)后密切相關(guān)，另一方面為未來(lái)以HER2基因?yàn)榛A(chǔ)的GBM預(yù)后評(píng)價(jià)方式和個(gè)體化治療策略提供了臨床依據(jù)。

人類(lèi)表皮生長(zhǎng)因子受體2; 基因芯片; 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤; 預(yù)后分析

膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(glioblastoma, GBM)是臨床最常見(jiàn)的原發(fā)性顱內(nèi)惡性腫瘤。盡管臨床上采用以手術(shù)聯(lián)合放化療的綜合治療策略，GBM患者的臨床預(yù)后仍然很差[1]。既往研究證實(shí)，表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermal growth factor receptor, EGFR)該家族中的EGFR基因可以通過(guò)擴(kuò)增和過(guò)表達(dá)的方式影響GBM的疾病進(jìn)展[2]。人類(lèi)表皮生長(zhǎng)因子受體2 (human epidermal growth factor receptor-2, HER2)是與EGFR同家族的跨膜受體蛋白。研究表明，HER2可以通過(guò)激活下游多種信號(hào)通路影響細(xì)胞的增殖與凋亡[3]。HER2基因的表達(dá)水平與乳腺癌等多種惡性腫瘤的臨床預(yù)后密切相關(guān)[4]。然而，HER2基因與GBM患者的預(yù)后是否相關(guān)目前尚不清楚。本研究利用在線GBM樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，研究并驗(yàn)證HER2基因mRNA表達(dá)水平與GBM患者患者總生存期(overall survival, OS)的關(guān)系。

對(duì)象與方法

一、GBM病例數(shù)據(jù)庫(kù)

GBM病例的全基因組表達(dá)芯片數(shù)據(jù)和相對(duì)應(yīng)的臨床數(shù)據(jù)，包括患者年齡，性別，OS，甲基鳥(niǎo)嘌呤DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(O6-methylguanine-DNA methyltransferase, MGMT)甲基化狀態(tài)等，通過(guò)以下在線數(shù)據(jù)庫(kù)獲得：

癌癥和腫瘤基因圖譜計(jì)劃數(shù)據(jù)庫(kù)(The Cancer Genome Atlas, TCGA)：共288例GBM病例；所有病例均接受放療聯(lián)合替莫唑胺化療的輔助治療方案。腦腫瘤分子數(shù)據(jù)庫(kù)(Repository of Molecular Brain Neoplasia Data, REMBRANT)：共187例GBM病例；輔助治療方案不詳?；虮磉_(dá)公共數(shù)據(jù)庫(kù)(Gene Expression Omnibus, GEO)中的GSE7696系列：共70例GBM病例；其中43例采用放療聯(lián)合替莫唑胺化療，27例采用單純放射治療。本研究中，設(shè)TCGA病例組為試驗(yàn)組，REMBRANT病例組和GSE7696病例組為驗(yàn)證組。

二、HER2基因表達(dá)數(shù)據(jù)的處理

HER2基因的mRNA數(shù)據(jù)均來(lái)自各數(shù)據(jù)庫(kù)處理后的全基因組表達(dá)芯片(Aglient 244K G4502A microarray和Affymetrix Human Genome U133 Plus 2.0 Array)的數(shù)據(jù)。由于表達(dá)芯片中存在多個(gè)針對(duì)HER2基因的檢測(cè)探針，因此HER2基因的表達(dá)值由這些探針的平均值代表。為了消除不同芯片檢測(cè)平臺(tái)之間的系統(tǒng)誤差，不同數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)源的HER2基因表達(dá)數(shù)據(jù)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)算轉(zhuǎn)換為平均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為1的數(shù)據(jù)集[5]。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。各病例組中年齡分布采用非配對(duì)t檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其他臨床特征采用Fisher精確檢驗(yàn)(兩組間)和卡方檢驗(yàn)(多組間)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。同時(shí)，為了便于研究，我們規(guī)定試驗(yàn)組(TCGA病例組)GBM病例的HER2基因的中位表達(dá)值為分組界值(0.1409)，將所有數(shù)據(jù)庫(kù)病例劃分為HER2基因高表達(dá)組和低表達(dá)組。HER2基因mRNA表達(dá)水平與GBM患者預(yù)后的關(guān)系采用log-rank檢驗(yàn)，Kaplan-Meier法以及Cox回歸模型進(jìn)行分析。P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一、GBM病例的一般資料

本研究共納入545例來(lái)自TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)(288例)，REMBRANT數(shù)據(jù)庫(kù)(187例)和GSE7696數(shù)據(jù)庫(kù)(70例)的GBM病例，其中男性319例，女性174例，另有52例不詳；358例患者有年齡記錄，平均年齡為(55.8±13.2)歲；295例患者有MGMT甲基化分組信息，其中MGMT超甲基化者141例，MGMT低甲基化者154例。

二、HER2基因mRNA表達(dá)與試驗(yàn)組(TCGA病例組)預(yù)后的關(guān)系

288例試驗(yàn)組(TCGA病例組)患者的HER2基因的中位表達(dá)值為0.1409。根據(jù)分組界值，試驗(yàn)組的病例被平均分成HER2基因高表達(dá)組(144例)和低表達(dá)組(144例)。生存分析顯示HER2基因高表達(dá)組患者的中位OS短于低表達(dá)組患者，其中高表達(dá)組中位OS為15.1個(gè)月(95%可信區(qū)間：13.6～16.6個(gè)月)，低表達(dá)組中位OS為16.7個(gè)月(95%可信區(qū)間：13.0～20.5個(gè)月)，P=0.013(圖1)。

三、HER2基因mRNA表達(dá)與驗(yàn)證組(REMBRANT和GSE7696病例組)預(yù)后的關(guān)系

為了減少假陽(yáng)性結(jié)果的可能性，進(jìn)一步驗(yàn)證HER2基因表達(dá)與GBM預(yù)后的關(guān)系，我們分別將事先確定的HER2基因mRNA的分組界值帶到兩組獨(dú)立GBM病例組中進(jìn)行驗(yàn)證。與試驗(yàn)組結(jié)果相似，在REMBRANT病例組中，101例HER2基因高表達(dá)者的中位OS(12.0個(gè)月；95%可信區(qū)間：8.1～15.9個(gè)月)短于86例低表達(dá)者(17.5個(gè)月；95%可信區(qū)間：14.0～21.1個(gè)月)，P=0.002(圖2A)。同樣地，在GSE7696病例組中，27例HER2基因高表達(dá)者的中位OS(11.4個(gè)月；95%可信區(qū)間：9.0～13.7個(gè)月)也短于43例低表達(dá)者(15.7個(gè)月；95%可信區(qū)間：14.2～17.2個(gè)月)，P=0.044(圖2B)。

圖1 HER2基因表達(dá)分組與TCGA病例組預(yù)后的關(guān)系

Fig 1 The prognostic value of HER2 gene expression groups in TCGA dataset

圖2 HER2基因表達(dá)分組與各數(shù)據(jù)庫(kù)中GBM患者OS的關(guān)系

Fig 2 The prognostic value of HER2 gene expression-based groups in each GBM dataset with respect to OS

A: REMBRANDT dataset; B: GSE7696 dataset.

表1 多因素Cox回歸分析結(jié)果

Tab 2 Results of multivariate Cox regression analysis

PrognosticfactorsHazardratio95%Confidenceinterval HER2mRNAexpressiongroups1．220．90～1．64 MGMTpromotermethylationstatus0．540．40～0．72a Ageoverorbelow65yearsold1．501．04～2．14b

aP<0.05,vsunmethylated;bP<0.05,vsbelow 65

四、HER2基因表達(dá)水平與患者年齡，MGMT甲基化狀態(tài)在預(yù)后評(píng)價(jià)中的關(guān)系

為了擴(kuò)大樣本量，我們將三組GBM數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行合并，用以研究HER2基因mRNA表達(dá)與其他預(yù)后因素的關(guān)系。多因素Cox回歸分析表明HER2基因表達(dá)分組并不是獨(dú)立于患者年齡和MGMT甲基化狀態(tài)的預(yù)后因素(表1)。

隨后，分層分析表明年齡因素和MGMT甲基化狀態(tài)影響HER2基因mRNA表達(dá)水平的預(yù)后評(píng)價(jià)作用，即HER2基因的mRNA表達(dá)對(duì)于65歲以下或MGMT超甲基化的患者具有預(yù)后評(píng)價(jià)作用，而對(duì)于65歲以上和MGMT低甲基化的患者則缺乏預(yù)后評(píng)價(jià)意義(圖3A～D)。

圖3 HER2基因表達(dá)分組與不同MGMT甲基化狀態(tài)或不同年齡的GBM患者OS的關(guān)系

Fig 3 The relationship between HER2 mRNA expression grouping and GBM patients with different MGMT methylation status or different age

A: The patients with MGMT unmethylated GBMs; B: The patients with MGMT methylated GBMs; C: The patients aged below 65 years old; D: The patients aged at or above 65 years old.

討 論

由于主要是因?yàn)镚BM是一類(lèi)異質(zhì)性很強(qiáng)的腫瘤，不同GBM樣本具有不同的病理特點(diǎn)和分子特征。因此，如何細(xì)化GBM患者的預(yù)后評(píng)價(jià)以及尋找有效的個(gè)體化治療靶點(diǎn)對(duì)于治療GBM具有十分重要的意義。研究證實(shí)，EGFR家族中EGFR基因是參與GBM病理過(guò)程的重要分子，其下游信號(hào)通路的失調(diào)會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞異常增殖或凋亡[3]。該家族中另一個(gè)重要成員-HER2基因異常表達(dá)，同樣通過(guò)激活下游的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)通路，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞增殖凋亡的失衡，促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展[2]。在乳腺癌、胃癌等多種惡性腫瘤的研究中發(fā)現(xiàn)通過(guò)抑制或封閉HER2基因及其下游的信號(hào)通路能夠很好的抑制或殺死腫瘤細(xì)胞，這些研究結(jié)果使得以HER2基因?yàn)榘邢虻哪[瘤治療策略逐漸成為研究熱點(diǎn)[2]，并取得了很好的臨床效果[6]。然而，盡管研究證實(shí)HER2基因參與多種惡性腫瘤的發(fā)病并且作為治療靶點(diǎn)效果明顯，但其與GBM之間的關(guān)系目前尚不清楚。本試驗(yàn)結(jié)果提示HER2基因高表達(dá)的GBM患者的OS較短于低表達(dá)的患者，這一結(jié)果在三組不同的病例組中均得到驗(yàn)證。因此，我們認(rèn)為，與其他惡性腫瘤相似，HER2基因的異常表達(dá)很可能參與了GBM的進(jìn)展過(guò)程。臨床上針對(duì)GBM樣本檢測(cè)HER2基因表達(dá)可能有助于患者預(yù)后的評(píng)價(jià)。然而，多因素Cox回歸分析表明HER2基因的表達(dá)水平并不是獨(dú)立的預(yù)后因素，其預(yù)后評(píng)價(jià)作用一定程度上受患者年齡因素和MGMT甲基化狀態(tài)的影響。進(jìn)一步的分層分析表明，在65歲以下或MGMT超甲基化的患者中，HER2基因的表達(dá)分組能夠區(qū)分不同預(yù)后的患者，但在65歲以上或MGMT低甲基化的患者人群中，HER2基因的表達(dá)分組無(wú)法區(qū)分不同預(yù)后的患者。綜合分析后我們認(rèn)為，HER2基因表達(dá)聯(lián)合患者年齡或MGMT甲基化分組因素能夠進(jìn)一步優(yōu)化GBM患者的預(yù)后評(píng)價(jià)。

GBM對(duì)于傳統(tǒng)治療手段缺乏良好的反應(yīng)。盡管目前臨床上采用包括腫瘤切除、標(biāo)準(zhǔn)劑量放療(60 Gy)和替莫唑胺同步化療在內(nèi)的綜合治療策略，GBM患者的中位OS十分有限，只有12～15個(gè)月左右[1]。近些年來(lái)，以靶向藥物為主的治療策略逐漸成為了GBM的研究熱點(diǎn)[1]。然而，最新發(fā)表的 3期臨床試驗(yàn)表明，現(xiàn)有的針對(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的GBM重要分子特征的靶向藥物，例如：針對(duì)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)通路的bevacizumab，針對(duì)整合素通路的cilengitde，針對(duì)EGFR通路的nimotuzumab的治療效果并不理想[7～10]。我們的研究提示HER2基因可能成為新的GBM治療靶點(diǎn)，為未來(lái)在GBM治療中采用HER2基因靶向治療提供了臨床依據(jù)。

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SignificanceoftheexpressionofHER2geneintheprognosisevaluationofpatientswithglioblastoma

SUHui,DAIYiwu,QINJiazhen,BAIMiaochun,YANGYi,XURuxiang

DepartmentofNeurosurgery,AffiliatedBayiBrainHospital,BeijingMilitaryGeneralHospital,Beijing100700, China

ObjectiveThe dysregulation of human epidermal growth factor receptor-2 (HER2) gene is involved in various malignant tumors including breast cancers and gastric cancers. However, the relationship between HER2 gene expression and glioblastoma (GBM) is not clear. The study aims to study the expression of HER2 gene in the evaluation of prognosis of patients with glioblastoma.MethodsGenome-wide gene expression data and corresponding patient's clinical data were downloaded from The Cancer Genome Atlas (TCGA), Repository for Molecular Brain Neoplasia Data (REMBRANDT), and Gene Expression Omnibus (GEO) with accession number of GSE7696, to investigate the prognostic value of HER2 mRNA expression in GBM patients using Kaplan-Meier method and multivariate Cox regression analysis.ResultsIn TCGA data-set (N=288), patients with higher HER2 expression were associated with shorter overall survival (OS) than patients with lower HER2 expression (median OS: 15.1 [95% confidence interval (CI) 13.6～16.6]vs. 16.7 [95% CI 13.0～20.5] months,P=0.013); similarly, in another two validation data-sets, patients in higher expression groups had shorter OS than those in lower expression groups (REMBRANT dataset: higher vs. lower, 12.0 [95% CI 8.1～15.9]vs. 17.5 [95% CI 14.0～21.1] months,P=0.002; GSE7696 dataset: highervs. lower, 11.4 [95% CI 9.0～13.7]vs. 15.7 [95% CI 14～2-17.2] months,P=0.044); HER2 mRNA expression was not an independent prognostic indictor, and its prognostic value was partly dependent on age and O(6)-methylguanine-DNA methyltransferase (MGMT) promoter methylation status.ConclusionThe present study indicates and validates the relationship between HER2 gene expression and GBM patients' OS. The study also provides the clinical evidence on HER2-based GBM subclassification and personalized medicine.

Human epidermal growth factor receptor-2; Gene expression microarray; Glioblastoma; Prognosis

1671-2897(2016)15-144-04

·論著·

R 739

A

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81271391)

蘇輝，醫(yī)師，碩士，E-mail: 370285suhui@163.com

*通訊作者： 戴宜武，教授、主任醫(yī)師，碩士與博士生導(dǎo)師，E-mail: dddyyywww@163.com

2015-07-02；

2015-08-30)