基于转录组学的胃癌预后精准预测研究

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胃癌是发病率高居全球第五的恶性肿瘤,严重危害人类生命健康。中国是胃癌发病率较高的国家之一,其发病率和致死率均高居各种癌症的第二位。由于我国胃癌患者早期诊断率较低,很多病人确诊时已处于进展期,其5年生存率仅为35.9%。因此,胃癌的早期诊断及预后评估,对制定治疗方案,延长胃癌患者的生存时间,具有十分重要的现实意义。第一部分美国癌症联合委员会(American Joint Committee on Cancer,AJCC)胃癌的分期系统是当前临床判断胃癌患者预后的金标准。然而,不少胃癌病人的临床病理特征相似,其AJCC分期相同,但其预后却仍存在明显差异;因此,亟需建立新的更为精准的预后评估系统。癌症基因组图谱计划及亚洲癌症研究项目等大规模研究计划产生了大量的胃癌转录组信息,开发了多种评估胃癌预后的模型,但由于模型过度拟合、缺乏足够验证及数据来源的多样性等原因,限制了其临床应用。同时,整合胃癌患者临床病理资料及患者样本转录组信息的模型用于评估病人预后的工具尚有待开发。在本研究中,我们利用生物信息学方法对已发表的、多平台来源的胃癌样本原始表达谱数据进行整合,筛选出与胃癌病人预后显著相关的基因,并利用这些基因构建基因风险分数(Genetic Risk Score,GRS)。同时,我们应用SEER(Surveillance Epidemiology and End Results,SEER)数据库,筛选与胃癌病人预后显著相关的临床特征,构建临床风险分数(Clinic Risk Score,CRS)。通过整合这两个风险分数模型,我们最终得到临床基因整合风险分数(Clinic and Genetic Risk Score,CGRS),用于评估胃癌病人的预后情况。我们进一步在多个基于不同平台的独立队列中验证CGRS评估胃癌病人预后的能力。相较已发表的其他模型,CGRS具有较高的准确率、敏感性和特异性。此外,CGRS还可将III期胃癌病人分为预后存在显著差异的两组,可作为现行的AJCC分期系统的一个补充。另外,我们还基于CGRS搭建了一个网页工具(http://39.100.117.92/CGRS/)和诺曼图,方便其临床应用。第二部分胃癌组织主要由胃癌细胞及其间质(stroma)组成。间质包含大量的其他细胞,这些细胞及其构筑的肿瘤组织微环境在胃癌的发生发展中起重要的调控作用,如肿瘤中浸润的巨噬细胞能显著促进胃癌细胞的迁移侵袭能力,从而促进胃癌转移。近年来,大量胃癌样本的转录组数据及多种解卷积算法为探索胃癌组织微环境提供了重要的线索,这些算法以不同细胞的特异性基因表达矩阵为基础,推算肿瘤组织中不同类型细胞的浸润情况。在本研究中,我们基于大样本转录组数据系统性地研究胃癌、癌旁及正常胃组织中各种细胞的浸润情况。结果表明胃癌组织中细胞的浸润情况相较于癌旁及正常胃组织存在明显的差异,并且胃癌组织中不同细胞的浸润情况也与患者的预后密切相关。进一步免疫组化及组织芯片结果也验证了我们的分析结果。由此,我们基于胃癌微环境中细胞浸润情况构建了模型GCMScore(Gastric Cancer Microenvironment Score)。GCMScore不仅可独立预测胃癌患者预后情况,还在预测胃癌免疫检查点抑制剂的疗效时具有较好的敏感性、特异性和准确率。综上所述,本研究以胃癌样本的转录组学数据为基础,利用生物信息学及统计算法建立了多种评估胃癌患者预后的模型,并在多个独立队列中验证了其对患者生存情况的评估能力。本研究有助于评估胃癌患者的预后,为临床针对性制定治疗方案提供了一定的指导意义。
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