王圣桃 王新莊 高 銘 韓大勇

腦膠質(zhì)瘤的發(fā)病率及病死率高，即使采用綜合治療方案（手術(shù)輔以放、化療），5年生存率仍不足35%[1，2]。腫瘤基因的表達(dá)模式和特定分子機(jī)制是目前的研究熱點(diǎn)[3，4]。研究表明，乳腺癌易感基因相互作用蛋白1（BRCA1 interacting protein C-terminal helicase 1，BRIP1）基因異常表達(dá)與卵巢癌、乳腺癌等惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[5，6]。本文采用生信分析方法探討膠質(zhì)瘤BRIP1基因表達(dá)情況及其與病人預(yù)后的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)庫檢索 從GEO數(shù)據(jù)庫GPL570平臺選取三個(gè)BRIP1基因表達(dá)譜芯片（GSE4290、GSE50161和GSE74195），其中GSE4290包括23例正常樣本和157例膠質(zhì)瘤樣本，GSE50161包括13例正常樣本和34例膠質(zhì)瘤樣本，GSE74195包括5例正常樣本和27例膠質(zhì)瘤樣本。

1.2 生存預(yù)后分析 使用TCGA下載有關(guān)膠質(zhì)瘤BRIP1表達(dá)、生存率和臨床特征的數(shù)據(jù)，包含326例低級別膠質(zhì)瘤（low-grade glioma，LGG）樣本和327例高級別膠質(zhì)瘤（high-grade glioma，HGG）樣本的mRNA-seq數(shù)據(jù)。以膠質(zhì)瘤BRIP1表達(dá)中位值為界限，分成高表達(dá)和低表達(dá)組，使用R軟件Kaplan-Meier法繪制生存曲線，評價(jià)BRIP1與膠質(zhì)瘤病人生存時(shí)間的相關(guān)性。

1.3 膠質(zhì)瘤病人預(yù)后影響因素分析 采用多因素Cox比例回歸風(fēng)險(xiǎn)模型分析BRIP1表達(dá)水平與膠質(zhì)瘤病人預(yù)后的關(guān)系。

1.4 BRIP1預(yù)測膠質(zhì)瘤病人生存時(shí)間的價(jià)值 利用ROC曲線分析BRIP1基因表達(dá)水平預(yù)測膠質(zhì)瘤病人生存時(shí)間的效能。使用logistic回歸和Kaplan-Meier法繪制ROC曲線。

1.5 BRIP1基因相關(guān)信號通路富集分析 采用GSEA4.0.2 軟件對BRIP1進(jìn)行基因富集分析。以膠質(zhì)瘤BRIP1表達(dá)中位值為基準(zhǔn)進(jìn)行分組，進(jìn)行KEGG功能富集分析，排列數(shù)參數(shù)設(shè)置為1 000，基因組數(shù)據(jù)庫設(shè)置為KEGG細(xì)胞信號通路，獲得BRIP1的主要富集通路。

2 結(jié)果

2.1 膠質(zhì)瘤BRIP1的表達(dá)情況 從GEO數(shù)據(jù)庫GPL570平臺選取GSE4290、GSE50161、GSE74195基因芯片進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，相對于正常樣本，膠質(zhì)瘤BRIP1表達(dá)明顯上調(diào)（P＜0.001；圖1）。

2.2 BRIP1表達(dá)水平與膠質(zhì)瘤病人預(yù)后的聯(lián)系 生存曲線分析顯示，相較于BRIP1低表達(dá)組，BRIP1高表達(dá)組膠質(zhì)瘤生存期明顯縮短（P＜0.001；圖2A）。亞組分析表明，WHO分級Ⅲ級膠質(zhì)瘤病人BRIP1高表達(dá)組生存期較低表達(dá)組明顯縮短（P＜0.001；圖2C），而在WHO分級Ⅱ、Ⅳ級膠質(zhì)瘤病人中作用不明顯（P＞0.05；圖2B、2D）。

2.3 膠質(zhì)瘤病人預(yù)后影響因素 單因素Cox回歸分析結(jié)果顯示，BRIP1表達(dá)水平（HR=1.564；95%CI:1.397 ～1.774 ；P＜0.001 ）和病理級別（HR=4.634 ；95%CI:3.727 ～5.760 ；P＜0.001 ）與膠質(zhì)瘤病人預(yù)后有關(guān)。多因素Cox回歸分析結(jié)果表明，BRIP1高表達(dá)（HR=1.250 ；95%CI:1.056 ～1.480 ；P＜0.001 ）是膠質(zhì)瘤不良預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。

2.4 BRIP1表達(dá)水平對膠質(zhì)瘤病人預(yù)后的預(yù)測價(jià)值BRIP1表達(dá)水平預(yù)測膠質(zhì)瘤1年不良預(yù)后的曲線下面積（area under curve，AUC）為0.744，最佳截?cái)嘀禐?.302 ，敏感性為0.832 ，特異性為0.528 ；預(yù)測3年不良預(yù)后的AUC為0.801 ，最佳截?cái)嘀禐?.420 ，敏感性為0.696 ，特異性為0.809 ；預(yù)測5年不良預(yù)后的AUC為0.767 ，最佳截?cái)嘀禐?.420 時(shí)，敏感性為0.593 ，特異性為0.842（圖3A）。

亞組分析顯示，WHO分級Ⅲ級膠質(zhì)瘤病人，BRIP1表達(dá)水平預(yù)測3年不良預(yù)后的AUC為0.741，最佳截?cái)嘀禐?.380 ，敏感性為0.689 ，特異性為0.772 ；預(yù)測5年不良預(yù)后AUC為0.7 1 2 ，最佳截?cái)嘀禐?.318 ，敏感性為0.675 ，特異性為0.783 （圖3C）。然而，WHO分級Ⅱ、Ⅳ級膠質(zhì)瘤病人ROC曲線不規(guī)則，AUC＜0.7（圖3B、3D）。

2.5 膠質(zhì)瘤BRIP1基因富集分析BRIP1基因主要富集于DNA復(fù)制、同源重組、錯(cuò)配修復(fù)和細(xì)胞周期等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。

圖1 膠質(zhì)瘤BRIP1的表達(dá)水平

圖2 BRIP1表達(dá)水平與膠質(zhì)瘤生存預(yù)后關(guān)系的生存曲線分析

圖3 ROC曲線分析BRIP1表達(dá)水平與膠質(zhì)瘤生存預(yù)后的關(guān)系

3 討論

BRIP1具有促進(jìn)和抑制腫瘤的雙重作用。BRIP1變異可增加罹患乳腺癌和卵巢癌的風(fēng)險(xiǎn)[5，6]。BRIP1過表達(dá)可通過抑制宮頸癌Hela細(xì)胞Rac1 GTP酶活性，增加子宮頸癌對順鉑治療的敏感性[7]。BRIP1高表達(dá)促進(jìn)腫瘤對5-氟尿嘧啶耐藥，是罹患結(jié)直腸癌的危險(xiǎn)因素[8，9]。下調(diào)BRIP1增加胃癌對氧化鉑的敏感性[10]。但是，BRIP1在膠質(zhì)瘤中表達(dá)情況尚不清楚。

我們基于生物信息技術(shù)分析BRIP1基因在膠質(zhì)瘤中的作用，發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤BRIP1表達(dá)水平較正常組織明顯增高；BRIP1表達(dá)水平與膠質(zhì)瘤總體生存期呈明顯負(fù)相關(guān)；亞組分析結(jié)果顯示，BRIP1可作為WHO分級Ⅲ級膠質(zhì)瘤生存預(yù)后不良的高危因子，而BRIP1與WHO分級Ⅱ、Ⅳ級膠質(zhì)瘤生存預(yù)后之間聯(lián)系不顯著。這種差別可能是不同級別腫瘤之間的異質(zhì)性、不同發(fā)展階段及不同級別腫瘤所處的微環(huán)境所導(dǎo)致的。本文ROC曲線分析發(fā)現(xiàn)BRIP1水平對膠質(zhì)瘤1、3、5生存期具有良好的預(yù)測價(jià)值；利用GSEA進(jìn)行KEGG通路富集分析發(fā)現(xiàn)，與BRIP1相關(guān)的基因主要富集在DNA復(fù)制、同源重組、錯(cuò)配修復(fù)和細(xì)胞周期等細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。

綜上所述，本研究通過生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)瘤BRIP1表達(dá)水平上調(diào)，與膠質(zhì)瘤病人不良預(yù)后密切相關(guān)，是膠質(zhì)瘤生存預(yù)后不良的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。后期還需要通過體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這些生信分析結(jié)果，探討B(tài)RIP1表達(dá)異常與膠質(zhì)瘤惡性增殖、侵襲等細(xì)胞表型的相關(guān)性，為BRIP1作為膠質(zhì)瘤的分子治療靶點(diǎn)提供更多的臨床線索。