基于自噬相关基因胃癌预后风险模型的构建

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目的:对胃癌中的自噬相关基因(autophagy related genes,ARGs)进行生物信息学分析,构建由ARGs组成的预测胃癌患者预后风险的模型。方法:胃癌患者基因表达数据及临床病理资料来源于GSE66229,Gene Cards数据库下载获得6866个ARGs。获取并筛选差异表达的ARGs进行GO和KEGG功能通路富集分析。利用Cox和LASSO回归建立ARGs的预后风险评分模型。依据患者风险评分的中位值,将患者分为高风险组和低风险组;利用KM曲线及ROC曲线评价模型的预后价值,采用Cox回归分析模型的独立预后价值,通过绘制临床特征联合风险评分的列线图来预测个体生存的概率。利用外部独立数据集GSE84437对该模型进行验证。应用wilcox检验或kruskal检验分析风险评分高低与胃癌患者临床病理资料的关系,应用GSEA软件分析高低风险组富集的通路。最后分析用于构建预后模型的4个ARGs在胃癌中遗传变异、表达差异情况、每个基因的独立预后价值和不同肿瘤分期中的表达差异。结果:(1)以|log FC|>2,且校正后P<0.05为过滤标准,共获得69个差异ARGs,其中表达上调基因28个,表达下调基因41个。(2)对69个差异基因进行GO功能富集分析,结果显示,差异ARGs在生物过程方面,主要富集在白细胞趋化运动、抗菌反应等;在细胞成分方面,主要富集在细胞外基质成分、自噬体等;在分子功能方面,主要富集在G蛋白偶联受体结合、趋化因子受体结合等。KEGG通路富集结果表明,差异ARGs主要富集在IL-17、趋化因子、肿瘤坏死因子、NF-κB等信号通路。(3)经过Cox和LASSO回归分析,最终得到4个与胃癌患者预后显著相关的ARGs(APOD、CDH17、PEG3和WASF3)。(4)基于4个ARGS建立并评价了胃癌预后模型,KM生存曲线表明高风险组患者的预后更差(P<0.05),1年、3年、5年的曲线下面积分别为0.680、0.689、0.705;外部独立数据集验证时也显示预后模型有较好的外部适用性。(5)单因素、多因素Cox回归分析均显示风险评分是胃癌患者生存预后的独立危险因素(P均<0.001);另外发现,年龄(HR=1.041,P<0.001)、神经侵犯(HR=2.078,P<0.001)、肿瘤分期(HR=2.062,P<0.001)和风险评分(HR=1.684,P<0.001)是影响胃癌预后的独立危险因子。并以此绘制了预后列线图。(6)高风险和低风险的患者在生存状态、年龄、Lauren分型、T、M分期方面均有显著差异(P均<0.05),但在性别和淋巴结转移方面无明显差异(P均>0.05)。(7)高风险组富集于黏附连接、m TOR通路、粘着斑、黑色素生成信号通路,低风险组富集于RNA聚合酶、DNA复制、细胞周期、碱基切除修复信号通路。(8)APOD、CDH17、PEG3和WASF3在胃癌患者中均有一定的遗传变异,此外,CDH17在胃癌组织中高表达;而APOD、PEG3、WASF3在胃癌组织中低表达;最后分析4个用于构建模型的ARGs对胃癌的独立预后价值和不同肿瘤分期的表达差异时,发现只有APOD与胃癌患者独立预后有关,并且与肿瘤分期显著相关。结论:(1)基于APOD、CDH17、PEG3和WASF3建立的ARGs的胃癌患者预后预测模型,预测能力较好。(2)研究表明风险评分与胃癌患者的多种临床特征显著相关,4个基因在胃癌和正常组织中表达均有差异,但只有APOD对胃癌患者具有独立预后价值,并且与肿瘤分期显著相关。(3)APOD、CDH17、PEG3和WASF3可成为胃癌自噬研究的重要靶点。
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