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TGFβ2 is a prognostic-related biomarker and correlated with immune infiltrates in gastric cancer TGFβ2表達水平、生物標志物和免疫浸潤與胃癌患者預后的關系 發表期刊：J Cell Mol Med.發表日期：2020 Jun 12影響因子：4.65DOI: 10.1111/jcmm.15164 01 — 流程圖
02 — 研究背景 在所有的癌癥中，胃癌（GC）是最致命的癌癥之一，這種現象在東亞尤為普遍。胃癌患者由于腫瘤容易發生轉移導致患者預后很差。研究發現，免疫分子可以調節GC的發展和進程，因此，有許多不同的免疫療法可以作為治療胃癌的手段。 TGF-β是一種細胞因子與惡性腫瘤進展密切相關，其基因家族具有三個成員，TGF-β1，TGF-β2和TGF-β3。其中TGF-β1和TGF-β2通過影響基質細胞和腫瘤細胞的活性，以調節腫瘤進展。TGF-β信號傳導可以誘導強烈的免疫抑制，在腫瘤微環境中的，通常由腫瘤細胞和免疫細胞分泌。TGF-β是腫瘤微環境的有效調節劑，因為它可以調節腫瘤細胞，免疫細胞和基質細胞之間的相互作用，同時調節細胞因子的產生。外周血單個核細胞（PBMC）是能夠分泌細胞因子的關鍵免疫細胞，當它們與癌細胞相互作用時，它可以誘導或損害腫瘤特異性免疫反應，從而確定腫瘤是否經歷了凋亡性死亡或能夠發展為惡性腫瘤。 作者使用包括Oncomine，PrognoScan和Kaplan-Meier在內的公共數據庫對TGFβ2與患者預后之間的關系進行系統的分析并且使用腫瘤免疫細胞評分網頁工具（TIMER）進一步研究了TGFβ2表達水平與腫瘤免疫細胞浸潤之間的關系。 03 — 材料和方法 1. Oncomine數據庫分析 Oncomine數據庫是將86733個樣本和715個基因表達譜數據整合在一起的綜合數據庫，目的是便利與世界各地的研究者進行數據挖掘工作。因此，作者使用該數據庫分析了各種腫瘤類型中TGFβ2表達與預后之間的關系。 2. PrognoScan數據庫分析 PrognoScan數據庫整合了大量帶有預后信息的芯片數據集，可以用來分析基因與患者預后的關系。因此，作者使用這個數據庫來評估TGFβ2表達情況與患者預后之間的關系。 3. Kaplan-Meier曲線分析 使用Kaplan-Meier曲線展示21種不同類型癌癥患者生存情況與基因表達的關系，利用kmplot數據庫來分析胃癌、乳腺癌、卵巢癌和肺癌患者TGFβ2表達情況與預后的關系，分析臨床病理因素和TGFβ2對胃癌患者預后的影響。 4. TIMER數據庫免疫評分分析 TIMER數據庫分析多種癌癥中免疫細胞評分的數據庫，作者TIMER數據庫評估特定腫瘤類型中TGFβ2表達水平的差異，然后分析了TGFβ2的表達水平與免疫細胞亞群的浸潤程度之間的關系。進一步進行了Kaplan-Meier曲線分析，以探討患者生存率的差異與基因表達或免疫細胞浸潤的關系。 5. GEPIA數據庫分析 GEPIA是一個在線數據庫，它整合了TCGA數據和GTEx數據集中9736個腫瘤樣本和8587個正常對照樣本的RNA-seq數據。作者使用該數據庫來驗證多種腫瘤類型中TGFβ2表達與患者預后之間的關系，并進一步驗證TGFβ2表達與腫瘤免疫細胞浸潤相關的生物標記物關系。 6. 統計分析 使用log-rank檢驗是否存在差異顯著性，使用Spearman's 相關分析來計算變量之間的相關性。 04 — 主要結果 1. 不同癌種中癌癥組織和正常組織TGFβ2表達的差異性分析 ---------- 首先使用Oncomine數據庫分析了多種腫瘤組織與正常組織的表達情況，結果顯示，與其他癌種相比，基因TGFβ2在腦癌、乳腺癌、結直腸癌、食管癌、直腸癌、胃癌、頭頸癌、肝癌、腎癌和胰腺癌中的表達水平較高，與正常組織相比在腦組織、乳腺、腎、肺癌和前列腺癌組織表達量較低（圖1A）。作者進一步使用TCGA和TIMER數據庫評估TGFβ2在特定腫瘤類型中的表達差異，結果顯示，在膽管癌（CHOL）、結腸腺癌（COAD）、肝細胞癌（LIHC）、胃腺癌（STAD）和甲狀腺癌（THCA）中TGFβ2的表達量顯著高于正常對照組，而在膀胱尿路上皮癌（BLCA）、乳腺浸潤癌（BRCA）、腎嫌色細胞增多癥（KICH）、腎乳頭狀細胞癌（KIRP）、腎透明細胞癌（KIRC）、肺腺癌（LUAD）、肺鱗狀細胞癌（LUSC）、前列腺癌（PRAD）和子宮體子宮內膜癌（UCEC）中TGFβ2的表達量顯著低于正常對照組（圖1B）。
圖1 TGFβ2不同類型腫瘤組織和正常組織中的表達水平 2.TGFβ2表達水平與泛癌患者預后或復發的關系 ---------- 使用PrognoScan數據庫分析TGFβ2的表達水平與癌癥患者預后之間的關系，結果顯示；多種癌癥類型的患者預后和TGFβ2表達水平之間存在顯著相關性，包括乳腺癌、肺癌、血液癌、卵巢癌、前列腺癌、腦癌和結腸癌（圖2A-H）。進一步使用Kaplan-Meier數據庫展示TGFβ2的表達水平與各種癌癥類型預后之間的關系，結果表明:TGFβ2表達量升高胃癌患者（OS HR=1.62，95%CI(1.35-1.98)，P=1.97e-7；PFS HR=1.82，95%CI(1.48-2.24)，P=7.6e-9）和卵巢癌患者（OS HR=1.18，95%CI(1.04-1.34)，P=0.013；PFS HR=1.35，95%CI(1.18-1.55)，P=1.4e-5）預后較差，且顯著相關（圖2I-L）;TGFβ2表達量降低，肺癌患者（OS HR=0.83，95%CI=0.73-0.94，P=0.0029；PFS HR=0.78，95%CI=0.64-0.94，P=0.01）預后較差，且顯著相關（圖2M-N）而TGFβ2的表達量與乳腺癌患者的預后無明顯關系。因此，通過上述分析可以得出結論，TGFβ2的表達水平與多種類型腫瘤患者的預后差顯著相關。
圖2 TGFβ2表達水平與泛癌患者預后或復發的關系 3.胃癌淋巴結轉移患者中TGFβ2表達水平與預后的關系 ---------- 接下來，作者進一步使用Kaplan-Meier數據庫來分析TGFβ2表達情況與患者臨床病理之間的關系。結果發現，除Stage I之外，TGFβ2的表達水平與OS、DFS及患者性別、腫瘤分期、T分期、N分期、M分期、Lauren分類和分化顯著相關（表1）。作者進一步發現TGFβ2的表達水平與胃癌患者的淋巴結轉移程度密切相關，淋巴結轉移是胃癌患者最常見的轉移類型，與患者預后直接相關，在胃癌中，TGFβ2表達水平和DFS的關系而言，N期的HR最高（HR=4.22（1.56-11.44，P=0.0020），這表明TGFβ2的表達可能通過影響胃癌患者的淋巴結轉移而影響胃癌患者的預后。 表1 TGFβ2基因表達水平與胃癌中不同臨床病理因素對患者預后的影響
4.胃癌中TGFβ2表達水平與免疫細胞評分的關系 ---------- 在癌癥患者中，患者的生存率和淋巴結轉移的相關性是通過淋巴細胞浸潤腫瘤的頻率預測的。因此，作者使用TIMER數據庫計算39種腫瘤類型免疫細胞評分與TGFβ2表達水平之間的相關性。作者發現在24種癌種中TGFβ2的表達水平與腫瘤浸潤程度具有顯著相關性，其中，19種癌種與CD8+T細胞免疫評分、21種癌種與D4+T細胞免疫評分、23種癌種與巨噬細胞免疫評分，23種癌種與中性粒細胞免疫評分、23種癌種與樹突狀細胞免疫評分有顯著的相關性。TGFβ2表達水平與間皮瘤（MESO）中B細胞免疫評分、CD4+T細胞免疫評分、CD8+T細胞免疫評分、巨噬細胞免疫評分、中性粒細胞免疫評分無顯著的相關性（圖3A）。與此同時，胃腺癌（STAD）中，TGFβ2的水平與腫瘤純度之間沒有這種關系，但是在同一類型的癌種中，TGFβ2的表達與CD8+T細胞（R=0.139，P=7.24e-03）、CD4+T細胞（R=0.258，P=5.75e-07）、巨噬細胞（R=0.442，P=3.77e-19）、中性粒細胞（R=0.124，P=1.68e-02）和樹突狀細胞（R=0.248，P=1.29e-05）的水平顯著相關（圖3B）。最后，使用Kaplan‐Meier曲線分析免疫細胞評分與MESO和STAD中TGFβ2表達水平之間的關系，作者發現巨噬細胞免疫評分（P=.004）和TGFβ2的表達水平（P<.001）與STAD預后顯著相關（圖3C），而在MESO中患者的預后與免疫細胞評分或TGFβ2表達水平沒有顯著相關（圖3D）。這些表明TGFβ2在胃癌免疫細胞浸潤中起著重要的調節作用，對巨噬細胞浸潤的調節作用特別明顯。
5.TGFΒ2表達水平與免疫標志物表達水平之間的相關性 ---------- 利用TIMER和GEPIA數據庫，以MESO為對照組，進一步探討了TGFβ2表達與STAD免疫細胞浸潤水平之間的關系，評估了特定的細胞亞群中TGFβ2表達情況與parkers水平之間的相關性。結果顯示，在STAD中患者中，TGFβ2的表達水平與STAD中大多數單核細胞、TAM、M1和M2巨噬細胞標志物的表達相關。尤其是，與STAD中的單核細胞標記物（CD86、CD115）、TAM標記物（CCL2、IL10）、M1巨噬細胞標記物（INOS、IRF5、COX2）和M2巨噬細胞標記物（CD163、VSIG4、MS4A4A）顯著相關（P<0.0001；圖4A-H）。
因此，我們利用GEPIA數據庫進一步分析了STAD中TGFβ2的表達與免疫標記物之間的關系，結果顯示TGFβ2與單核細胞、TAMs、M1和M2巨噬細胞等標記物與TIMER數據庫的標記物之間有相似的相關性（表3）。提示在STAD中，TGFβ2可能具有調節巨噬細胞的作用。TGFβ2的表達升高也與STAD中DC浸潤的增加有關。DC標志物BDCA-1、BDCA-4和CD11c與TGFβ2的表達相關，這表明TGFβ2與腫瘤DC的浸潤密切相關。 表3 TGFβ2與相關基因的相關性分析  05 — 結論 在本研究中，作者Oncomie數據庫和GEPIA數據庫分析了TGFβ2的表達水平與33種不同類型癌癥的預后相關性，揭示了許多癌癥中TGFβ2在腫瘤組織與正常組織之間表達水平存在明顯差異。這項研究的另一個發現，TGFβ2的表達情況與多種癌癥類型，尤其是GC中的免疫浸潤程度相關。例如，TGFβ2表達水平與巨噬細胞浸潤程度呈正相關，而與STAD中CD8 +，CD4 +，DC和中性粒細胞浸潤的程度呈弱正相關。進一步發現巨噬細胞浸潤與GC預后顯著相關。此外，研究還發現到TGFβ2與某些免疫標記基因表達之間有很強的相關性。 |
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