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背景脑胶质瘤是颅内最常见的原发性恶性肿瘤,约占全部颅内肿瘤的60%,发病率高,预后极差,患者中位生存期仅15个月左右。WHO按良恶性程度将脑胶质瘤分为Ⅰ-Ⅳ级,其中Ⅲ级、Ⅳ级为恶性胶质瘤,约占所有脑胶质瘤的78%。目前,临床上治疗胶质瘤主要采用手术切除+术后放化疗,但治疗效果仍不理想,严重影响患者的生活质量,故国内外学者对此进行了深入的研究,研究结果发现:脑胶质瘤与脑内基因改变密切相关,涉及多基因参与的多阶段、多步骤过程,然而其具体机制仍未被阐明。目前已有研究发现动线粒支架1(kinetochore scaffold 1,KNL1)表达与原发性肺癌、直肠癌、乳腺癌等多种癌症发生,及其病理分化程度、增殖、凋亡、预后存在相关性。因此KNL1可能作为潜在的肿瘤治疗靶点,为治疗肿瘤提供新理论依据,然而KNL1能否在胶质瘤中发挥作用仍不清楚。目的明确KNL1在脑胶质瘤中的表达情况及其分子机制,探索KNL1作为胶质瘤潜在的治疗靶点的可能性,及其临床应用价值,为治疗胶质瘤提供新理论依据。方法首先建立数据集,利用TCGA数据库及GEPIA中脑胶质瘤与正常对照组样本的RNA-seq数据及生存数据,分析KNL1在不同胶质瘤分期中的表达及其与预后的关系;筛选出与KNL1共表达的基因,并分析其在胶质瘤与正常对照组间的差异表达;富集分析其功能。然后一方面利用CGGA数据库进行数据验证分析,另一方面利用临床标本进行数据集的验证,收集2015年1月至2017年1月于郑州大学第一附属医院神经外科的脑胶质瘤样本120例及脑外伤切除的脑组织样本20例。采用免疫组织化学法(IHC)检测脑胶质瘤组织中及正常脑组织样本中KNL1的表达情况。分析KNL1表达与患者临床病理学参数的相关性。用Kaplan-Meier生存分析KNL1表达与胶质瘤患者总体生存期(OS)和疾病无进展生存期(PFS)的关系,并通过Cox回归分析影响脑胶质瘤患者OS和PFS的独立因素。结果1.TCGA数据结果显示:KNL1表达量与胶质瘤的不同分期存在差异,即KNL1的表达量在Grade Ⅱ与Grade Ⅲ,Grade Ⅲ与Grade Ⅳ,和Grade Ⅱ与Grade Ⅳ两两比较中都具有显著差异(P<0.05)2.KNL1基因相关生存分析结果显示:KNL1高表达与低表达在总生存期中具有显著性差异,高表达组与较差的预后相关(P<0.05)。3.基因调控网络分析结果显示:有50个与KNL1家族相关调控密切关系的基因,包含三种作用关系(INS,CREB1,PITX2等基因可以调控KNL1基因的表达;CDK1,CDC42,CCNB1可以调控KNL1的状态变更;AURKB可以调控KNL1磷酸化)。4.调控网络内基因共表达分析结果显示:与KNL1共表达的基因有18个(ZWINT,PLK1,NDC80,MAD2L1,KNTC1,KIF2C,ESPL1,CENPF,CENPE,CENPA,CDK1,CDC20,CCNB2,CCNB1,BUB1B,BUB1,BIRC5,AURK8),且均与KNL1的表达呈正相关性(P<0.05)。5.共表达差异基因差异分析结果显示:KNL1共表达的基因分别在GBM组与对照组和LGG组与对照组之间的表达量进行T检验比较,两组比较中有17个基因(KNL1,ZWINT,PLK1,NDC80,MAD2L1,KIF2C,ESPL1,CENPF,CENPA,CDK1,CDC20,CCNB2,CCNB1,BUB1B,BUB1,BIRC5,AURK8)在至少一组比较中有显著性差异(P<0.05),其中KNL1在GBM组中差异表达(P<0.05),并未在LGG组中差异表达(P>0.05)。6.富集分析结果显示:根据与KNL1相关的差异基因,找到潜在的参与脑胶质瘤疾病发展的信号通路(GO BP),包括:Chromosome segregation、Mitotic sister chromatic segregation等。7.CGGA验证分析结果显示:KNL1表达在CGGA数据库中的不同分级的胶质瘤样本中存在差异表达(P<0.05),与生信分析结果具有一致性。8.免疫组织化学染色结果显示:与对照组相比,KNL1在胶质瘤中阳性表达高,差异具有统计学意义(P<0.05)。Ⅲ级胶质瘤、Ⅳ级胶质瘤中KNL1阳性表达分别高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。9.KNL1表达与胶质瘤患者临床病理资料的分析结果显示:在胶质瘤中,KNL1阳性表达的与阴性表达在年龄(≤50岁和>50岁)、病理级别(Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级)、KPS评分(≥70分和<70分)中比较,差异具有统计学意义(P<0.05)。Spearmen等级分析显示KNL1阳性表达与Ki-67高表达具有正相关性(P<0.05)。10.KNL1的表达与胶质瘤患者预后关系分析结果显示:由Kamplan-Meier生存分析,与KNL1阴性表达的患者相比,KNL1阳性表达的患者的PFS和OS更短,差异具有统计学意义(P<0.05)。11.影响胶质瘤患者PFS及OS的COX回归分析结果显示:KNL1表达、KPS评分、WHO分级是影响脑胶质OS和PFS的独立预后因素(P<0.05)。结论1.胶质瘤患者KNL1表达量增加,与肿瘤恶性程度及预后差相关,可作为判断临床预后的指标。2.胶质瘤中KNL1与其共表达基因的异常表达可能通过染色体分离及细胞周期等功能在胶质瘤发病机制中发挥作用。