BICC1 as a novel prognostic biomarker in gastric cancer correlating with immune infiltrates

BICC1作為免疫浸潤(rùn)相關(guān)新型胃癌預(yù)后生物標(biāo)志物

胃癌(GC)占所有癌癥死亡的8.2%，胃癌患者的預(yù)后很差?；虍惓１磉_(dá)與胃癌患者的腫瘤發(fā)生及預(yù)后密切相關(guān)。BicC家族RNA結(jié)合蛋白1 (BICC1)編碼是一種RNA結(jié)合蛋白，可通過(guò)調(diào)節(jié)蛋白翻譯來(lái)調(diào)控基因表達(dá)。BICC1在調(diào)節(jié)脊椎動(dòng)物胚胎發(fā)生中發(fā)揮重要作用，特別是在腎臟中。許多研究表明BICC1可以調(diào)節(jié)增殖和凋亡等生物學(xué)過(guò)程。BICC1被發(fā)現(xiàn)與胰腺發(fā)育中的免疫細(xì)胞浸潤(rùn)有關(guān)，BICC1可與表皮生長(zhǎng)因子受體形成融合基因，可能對(duì)腫瘤轉(zhuǎn)化有重要影響。然而，關(guān)于BICC1與腫瘤之間的關(guān)系的證據(jù)有限，而且BICC1在胃癌中的作用仍不清楚。

首先，通過(guò)TIMER數(shù)據(jù)庫(kù)分析TCGA RNA-seq數(shù)據(jù)評(píng)估了BICC1在不同人類腫瘤中的轉(zhuǎn)錄水平，發(fā)現(xiàn)胃癌組織中BICC1 mRNA表達(dá)明顯高于正常胃組織。此外，BICC1也發(fā)現(xiàn)膽管癌的組織中高度表達(dá)(膽固醇)，在頭頸癌(HNSC)、膀胱尿路上皮癌(BLCA)顯著降低，腎透明細(xì)胞癌(KIRC)、乳腺癌(BRCA)，腎嫌色細(xì)胞癌 (KICH)，黑素瘤(SKCM)，甲狀腺癌(THCA)，肺鱗狀細(xì)胞癌(LUSC)，子宮內(nèi)膜樣癌(UCEC)的發(fā)病率均高于對(duì)照組織。這些結(jié)果表明BICC1在多發(fā)性腫瘤中異常表達(dá)。作者進(jìn)一步使用TCGA和GEO數(shù)據(jù)評(píng)估了胃癌中BICC1的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)胃癌組織中的BICC1 mRNA表達(dá)水平均顯著高于正常胃組織?？偟膩?lái)說(shuō)，這些結(jié)果表明BICC1在胃癌組織中的表達(dá)高于正常胃癌組織。

圖1.胃癌（GC）中BICC1的表達(dá)水平上調(diào)

通過(guò)UCSC Xena工具，利用TCGA數(shù)據(jù)研究胃癌患者的年齡、性別、分級(jí)、TNM分期、浸潤(rùn)深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和生命狀態(tài)等臨床病理特征與BICC1 mRNA表達(dá)的關(guān)系。根據(jù)BICC1 mRNA水平的中位數(shù)，159例患者被劃分為高表達(dá)，159例患者被劃分為低表達(dá)。如表1所示，在胃癌患者中，BICC1表達(dá)與胃癌分級(jí)(P= 0.002)、TNM分期(P= 0.033)、侵襲深度(P= 0.001)、生命狀態(tài)(P= 0.009)顯著相關(guān)。BICC1表達(dá)與年齡(P= 0.278)、性別(P= 0.644)、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移(P= 0.419)、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移(P= 0.377)等臨床病理因素?zé)o顯著相關(guān)性。

表1.在胃癌患者中BICC1表達(dá)水平與臨床病理變量的關(guān)系

通過(guò)利用GEPIA和TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)以及Kaplan-Meier plotter數(shù)據(jù)庫(kù)和GEO數(shù)據(jù)庫(kù)共同分析BICC1在胃癌中的表達(dá)的預(yù)后價(jià)值。如圖2所示，在TCGA數(shù)據(jù)(HR = 1.60， P= 0.0041)和GEO數(shù)據(jù)(HR = 1.89， P= 2.7e?13)中，較高的BICC1表達(dá)與較短的總生存期顯著相關(guān)。

圖2.高表達(dá)的BICC1與胃癌患者的生存期相關(guān)性

此外，單變量Cox生存分析顯示年齡，性別， TNM分期，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和BICC1表達(dá)是重要的參數(shù)，影響GC患者的生存時(shí)間(表2)。多變量Cox生存分析顯示，年齡和BICC1表達(dá)在GC患者中屬于危險(xiǎn)的獨(dú)立預(yù)測(cè)指標(biāo)。這表明BICC1是一個(gè)不良預(yù)后因素和獨(dú)立預(yù)后標(biāo)志物。

表2.Cox回歸模型對(duì)胃癌患者預(yù)后因素進(jìn)行單因素分析

為了探索BICC1在胃癌發(fā)生中的潛在分子功能，在BICC1低表達(dá)和高表達(dá)的樣本之間進(jìn)行GSEA預(yù)測(cè)BICC1相關(guān)信號(hào)通路。共有153 178信號(hào)通路調(diào)節(jié)，通過(guò)設(shè)置閾值NOM P < 0.05，F(xiàn)DR< 0.1，NES > 1.7結(jié)果有23個(gè)信號(hào)通路顯著富集 (表3)。

表3.高表達(dá)BICC1導(dǎo)致GSEA通路上調(diào)

顯著調(diào)節(jié)方面豐富高BICC1組參與細(xì)胞粘附和腫瘤發(fā)生“ECM-受體互動(dòng)”，“粘著斑”、“粘附結(jié)”，“細(xì)胞粘附分子”，“縫隙連接”、“MAPK信號(hào)通路”和“mTOR信號(hào)通路”，而與免疫和炎癥反應(yīng)相關(guān)的術(shù)語(yǔ)包括“內(nèi)吞作用”、“FCγR介導(dǎo)的吞噬作用”、“白細(xì)胞穿過(guò)內(nèi)皮細(xì)胞遷移”和“tgf -信號(hào)通路”。富集結(jié)果如下：

圖3.高表達(dá)BICC1的樣品富集GSEA通路

為了進(jìn)一步研究BICC1在胃癌發(fā)生中的可能作用，利用cBioPortal和TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，篩選出與BICC1正向共表達(dá)的基因。選擇與BICC1相關(guān)的前六個(gè)顯著基因。作者進(jìn)一步在TIMER中驗(yàn)證了BICC1與這些基因的相關(guān)性。結(jié)果顯示，BICC1與FBN1、DDR2、CDH11 PLXDC2、KIRREL 、COL8A1 顯著相關(guān)。

圖4.GC中BICC1的共表達(dá)基因

此外，除了DDR2外，其他BICC1相關(guān)基因在GC中顯著上調(diào)。作者分析發(fā)現(xiàn)與BICC1共表達(dá)的基因包括FBN1、DDR2、CDH11、PLXDC2、KIRREL和COL8A1，均與胃癌的腫瘤分期相關(guān)。此外，在胃癌患者中，BICC1相關(guān)基因的高表達(dá)與較差的總生存率顯著相關(guān)。可能是BICC1及其共表達(dá)基因共同參與了胃癌的發(fā)生，導(dǎo)致胃癌患者較差的生存期。

作者利用TIMER數(shù)據(jù)庫(kù)探討了BICC1表達(dá)與胃癌中免疫細(xì)胞浸潤(rùn)之間的關(guān)系。結(jié)果表明，BICC1表達(dá)與免疫細(xì)胞浸潤(rùn)水平呈正相關(guān)，不同的水平滲透免疫細(xì)胞類型，包括CD4 + T細(xì)胞，中性粒細(xì)胞和樹突細(xì)胞，并強(qiáng)烈與巨噬細(xì)胞相關(guān)。分析BICC1共表達(dá)的基因與浸潤(rùn)免疫細(xì)胞之間的關(guān)系。我們發(fā)現(xiàn)BICC1相關(guān)基因FBN1、DDR2、CDH11、PLXDC2、KIRREL和COL8A1也與一組免疫細(xì)胞，特別是巨噬細(xì)胞顯著相關(guān)。FBN1表達(dá)與巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、CD4+ T細(xì)胞、中性粒細(xì)胞。DDR2表達(dá)與巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、CD4+ T細(xì)胞和中性粒細(xì)胞。CDH11表達(dá)與巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、CD4+ T細(xì)胞和中性粒細(xì)胞顯著相關(guān)。此外，PLXDC2表達(dá)與浸潤(rùn)免疫細(xì)胞的水平顯著相關(guān)，包括巨噬細(xì)胞，樹突細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、CD4 + T細(xì)胞和CD8 + T細(xì)胞。KIRREL表達(dá)與巨噬細(xì)胞、CD4+ T細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞顯著相關(guān)。

圖5.BICC1及其共表達(dá)基因與胃癌免疫浸潤(rùn)水平

COL8A1表達(dá)與巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、CD4+ T細(xì)胞、中性粒細(xì)胞顯著正相關(guān)。綜上所述，BICC1及其共表達(dá)基因可能通過(guò)影響免疫細(xì)胞，特別是巨噬細(xì)胞，參與了腫瘤微環(huán)境中的免疫應(yīng)答。CIBERSORT分析表明，BICC1表達(dá)式與腫瘤-過(guò)濾相關(guān)免疫細(xì)胞，包括M2巨噬細(xì)胞，調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，抑制肥大細(xì)胞，激活記憶CD4 + T細(xì)胞，抑制NK細(xì)胞，激活樹突狀細(xì)胞，和卵泡輔助T細(xì)胞(P = 0.016)?？偟膩?lái)說(shuō)，BICC1在GC及其相關(guān)基因與腫瘤浸潤(rùn)相關(guān)免疫細(xì)胞顯著相關(guān)。

圖6.在線分析TCGA-STAD數(shù)據(jù)集LM22-Signature矩陣

之前的分析發(fā)現(xiàn)BICC1之間有很強(qiáng)的正相關(guān)和浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞，CIBERSORT分析也進(jìn)一步表明，M2巨噬細(xì)胞顯著調(diào)節(jié)BICC1高表達(dá)組，而M1巨噬細(xì)胞顯示無(wú)顯著變化，這表明BICC1可能影響M2巨噬細(xì)胞的極化。為了進(jìn)一步證實(shí)BICC1與不同巨噬細(xì)胞亞型之間的相關(guān)性，作者利用TIMER數(shù)據(jù)庫(kù)研究了BICC1與M1、M2巨噬細(xì)胞標(biāo)記物以及GC中的TAMs的相關(guān)性。結(jié)果表明，M1巨噬細(xì)胞標(biāo)記如PTGS2和BICC1表達(dá)高度相關(guān)，而M2巨噬細(xì)胞的基因標(biāo)記，如CD163， MRC1， MS4A4A有很強(qiáng)的相關(guān)性，TAM CD86，CCL2 ，IL10等標(biāo)記中度相關(guān)。

圖7.胃癌中BICC1表達(dá)與巨噬細(xì)胞極化的相關(guān)性

這些結(jié)果表明BICC1可能在M2巨噬細(xì)胞極化和巨噬細(xì)胞向腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)分化中具有潛在的調(diào)節(jié)作用。上述結(jié)果表明，高BICC1可能促進(jìn)M2巨噬細(xì)胞極化并向TAM分化，從而促進(jìn)胃癌的發(fā)生。

本研究作者利用測(cè)序數(shù)據(jù)集分析BICC1在胃癌中的表達(dá)、BICC1表達(dá)與臨床病理特征、預(yù)后的相關(guān)性。通過(guò)GSEA和TCGA數(shù)據(jù)揭示了BICC1可能的分子功能，ICC1的高表達(dá)與浸潤(rùn)免疫細(xì)胞水平及促進(jìn)巨噬細(xì)胞向TAMs分化密切相關(guān)。BICC1在胃癌腫瘤免疫中的潛在作用及其預(yù)后價(jià)值，BICC1可作為胃癌的預(yù)后標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。

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