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摘要：目的探讨信号素4C在胃癌中的表达及其预后分析。方法利用Oncomine数据库获取SEMA4C在胃癌和正常胃粘膜中的表达情况。使用Kaplan-Meier绘图仪在线分析SEMA4C不同表达水平胃癌患者的生存周期。通过String构建SEMA4C相关分子网络。采用GO和KEGG对SEMA4C相关蛋白进行富集分析，探讨SEMA4C在胃癌中参与的生物学功能。结果相比正常胃粘膜，胃癌组织中SEMA4C呈现高表达。相比低表达组，SEMA4C高表达组患者的生存时间明显减少。SEMA4C及其相关蛋白被富集于多种肿瘤生物学功能和信号通路中。结论通过数据库信息挖掘和生物信息学分析表明，SEMA4C在胃癌组织中高表达，且与预后密切相关，SEMA4C可能参与胃癌发生发展的病理生理过程。
关键词：胃癌；信号素4C；数据分析；预后
胃癌（Gastric cancer）是全球癌症相关死亡的第三大原因[1]，其预后较差，临床症状严重，给患者的健康和生活带来沉重负担。胃癌早期症状不典型，晚期阶段进展迅速，且放化疗敏感性低，死亡率高。因此，寻找胃癌早期的生物学标志物，对其诊断和预后判断有重要意义。
信号素家族（Semaphorins，SEMAS）是一大类分泌型或膜结合型分子，最初涉及到神经系统的发育和轴突导向。近年来研究发现，SEMA家族在肿瘤细胞增殖、凋亡、免疫逃逸反应和肿瘤微环境的调控中发挥关键作用[2]。SEMA4C属于膜结合型蛋白，研究发现SEMA4C在乳腺癌、前列腺癌等多种癌症中高表达，与恶性肿瘤的转移和预后密切相关[3]。但目前SEMA4C在胃癌的发生发展中的作用尚不清楚。本研究通过Oncomine数据库获取SEMA4C在胃癌中的表达数据，整合分析SEMA4C在胃癌中的表达及其意义，初步探索SEMA4C在胃癌进展中可能发挥的生物学功能。
1.数据与方法
1.1 提取Oncomine数据库数据 Oncomine是目前全球最大的肿瘤相关基因研究数据库。本研究筛选条件设定为：①Gene：SEMA4C；②Cancer type：Gastric cancer；③Analysis type：Gastric cancer vs. Normal analysis；④Sample type：Clinical specimen；⑤Data type：mRNA；⑥临界值设定条件（P<1E-4，fold change>2，gene rank=top10%）
1.2 Kaplan-Meier Plotter在线生存分析 通过Kaplan-Meier Plotter数据库对胃癌患者数据进行生存分析。筛选条件：①Cancer：Gastric cancer；②Gene：SEMA4C；③Survival：OS。
1.3 String数据库探讨蛋白间相互作用 利用蛋白交互作用网络（String）数据库评价蛋白间的相互作用关系，初步探索与SEMA4C相关的蛋白分子。
1.4 SEMA4C与相关蛋白的生物学功能分析 通过DAVID数据库进行GO及KEGG富集分析。
2统计学分析
胃癌和正常胃粘膜组织中SEMA4C的比较采用t检验，SEMA4C的表达水平与患者预后的相关性分析采用Kaplan-Meier Plotter生存分析，组间率的比较采用Log-Rank检验。P<0.05认为差异有统计学意义。
3.结果
3.1 SEMA4C在多种肿瘤中的表达情况 在Oncomine数据库共收集383项不同类型的芯片研究数据，其中SEMA4C表达差异有统计学意义的有14项，SEMA4C表达升高13项，表达降低1项（图1）。
3.2 SEMA4C在胃癌中的表达 Oncomine数据库检索发现，自2003年起共有11项与SEMA4C在胃癌和正常胃粘膜表达有关的基因芯片研究（图2），总样本量298例。Mate分析结果表明，与正常胃粘膜相比，SEMA4C在胃癌组织中表达升高，差异有统计学意义（中位秩=1947.0，P=6.02E-5，图2）。
3.3 SEMA4C在不同胃癌芯片研究中的表达差异 如图3A、3B所示，SEMA4C在胃混合腺癌和胃肠型腺癌中的表达较正常胃粘膜，分别升高了3.246倍（t=6.783，P=6.39E-7）和2.092倍（t=6.498，P=5.61E-8）。如图3C所示，与正常胃粘膜比较，SEMA4C在胃癌中的表达上升1.488倍（t=3.752，P=8.17E-4）。如图3D所示，SEMA4C在弥漫性胃腺癌中的表达较正常胃粘膜升高了1.507倍（t=3.075，P=0.003）。
3.4 SEMA4C的表达水平与胃癌患者预后的关系 生存分析结果表明，SEMA4C的高表达对胃癌患者总体生存率有着显著影响。与正常低表达组比较，SEMA4C高表达组的总体存活率明显降低（P=3.9E-13，图4）。
3.5 SEMA4C蛋白互作网络 String数据库筛选结果显示：PPI富集P=4.44E-16，节点数11个，SEMA4C与10种蛋白存在密切的相互作用关系（图5）。
3.6 生物学功能分析 GO富集分析显示，SEMA4C相关蛋白主要被富集到轴突导向、SEMA-PLXN信号通路、Ephrin受体信号通路、细胞粘附等生物学过程中，且主要定位于细胞膜具有与Ephrin受体结合、VEGF激活受体活性和细胞因子结合等分子功能。KEGG通路分析表明，SEMA4C相关蛋白主要在轴突导向、Rap1信号通路以及Ras信号通路中被富集（表1）。
讨论
多项研究表明，SEMA4C与肿瘤的发生发展密切相关[4，5]。在一项乳腺癌研究中，SEMA4C通过介导肿瘤免疫逃逸，促进乳腺癌的发生发展[4]。Zhang等[5]研究发现，miR-19a-3p可直接靶向抑制SEMA4C，减少胃癌细胞的增殖和侵袭。我们的研究数据表明，SEMA4C在胃癌组织中高表达，预后差，提示SEMA4C表达升高可能与胃癌的发生发展密切相关。我们String分析发现，SEMA4C可能通过结合其受体神经激肽（NRPS）和神经从素（PLXNS），与酪氨酸蛋白激酶（EFN）相互作用，共同参与胃癌进展的相关信号通路。
Ras是常见的原癌基因，Rap1是Ras超家族中一个小GTP-结合蛋白质。Rap1和Ras在多种肿瘤组织中均表达上调，起到促进肿瘤增殖、刺激血管生成及调节细胞迁移和粘附的作用[6，7]。本研究发现，SEMA4C相关蛋白EFNA2/3/4被富集到Ras和Rap1信号通路中，我们推测 SEMA4C可能通过EFNA2/3/4参与胃癌的病理生理过程。
综上所述，本研究基于Oncomine数据库挖掘发现，SEMA4C在胃癌组织中高表达，与患者预后相关，并进一步分析SEMA4C参与调控的分子网络，为胃癌发病机制的研究提供理论基础，可能成为胃癌治疗新的潜在靶点。
参考文献：
[1]牛悦，白建平，卢建跃. HER-2阳性胃癌的研究进展[J]. 医学信息，2019，32（01）：44-46.
[2]Neufeld G，Mumblat Y，Smolkin T，et al. The role of the semaphorins in cancer[J]. Cell Adh Migr，2016，10（6）：652-674.
[3]陈颖，张磊，刘文欣，等. Semaphorin4C在乳腺癌子宫内膜癌及前列腺癌中的表达及意义[J]. 中国肿瘤临床，2010，37（09）：507-511.
[4]张智勇，常虎林，郑伟，等. hsa-miR-19a-3p下调靶基因SEMA4C抑制胃癌细胞增殖、侵襲能力[J]. 现代肿瘤医学，2017，25（16）：2609-2615.
[5]徐艳朋，俞松. Ras信号传导通路与肿瘤的关系[J]. 遵义医学院学报，2013，36（03）：272-276.
[6]赵丹，王进，宁寒冰，等. 胞质Rap1与胞核NF-κB p65在胃癌组织中的表达及相关性[J]. 中国老年学杂志，2016，36（02）：350-352.
关键词：胃癌；信号素4C；数据分析；预后
胃癌（Gastric cancer）是全球癌症相关死亡的第三大原因[1]，其预后较差，临床症状严重，给患者的健康和生活带来沉重负担。胃癌早期症状不典型，晚期阶段进展迅速，且放化疗敏感性低，死亡率高。因此，寻找胃癌早期的生物学标志物，对其诊断和预后判断有重要意义。
信号素家族（Semaphorins，SEMAS）是一大类分泌型或膜结合型分子，最初涉及到神经系统的发育和轴突导向。近年来研究发现，SEMA家族在肿瘤细胞增殖、凋亡、免疫逃逸反应和肿瘤微环境的调控中发挥关键作用[2]。SEMA4C属于膜结合型蛋白，研究发现SEMA4C在乳腺癌、前列腺癌等多种癌症中高表达，与恶性肿瘤的转移和预后密切相关[3]。但目前SEMA4C在胃癌的发生发展中的作用尚不清楚。本研究通过Oncomine数据库获取SEMA4C在胃癌中的表达数据，整合分析SEMA4C在胃癌中的表达及其意义，初步探索SEMA4C在胃癌进展中可能发挥的生物学功能。
1.数据与方法
1.1 提取Oncomine数据库数据 Oncomine是目前全球最大的肿瘤相关基因研究数据库。本研究筛选条件设定为：①Gene：SEMA4C；②Cancer type：Gastric cancer；③Analysis type：Gastric cancer vs. Normal analysis；④Sample type：Clinical specimen；⑤Data type：mRNA；⑥临界值设定条件（P<1E-4，fold change>2，gene rank=top10%）
1.2 Kaplan-Meier Plotter在线生存分析 通过Kaplan-Meier Plotter数据库对胃癌患者数据进行生存分析。筛选条件：①Cancer：Gastric cancer；②Gene：SEMA4C；③Survival：OS。
1.3 String数据库探讨蛋白间相互作用 利用蛋白交互作用网络（String）数据库评价蛋白间的相互作用关系，初步探索与SEMA4C相关的蛋白分子。
1.4 SEMA4C与相关蛋白的生物学功能分析 通过DAVID数据库进行GO及KEGG富集分析。
2统计学分析
胃癌和正常胃粘膜组织中SEMA4C的比较采用t检验，SEMA4C的表达水平与患者预后的相关性分析采用Kaplan-Meier Plotter生存分析，组间率的比较采用Log-Rank检验。P<0.05认为差异有统计学意义。
3.结果
3.1 SEMA4C在多种肿瘤中的表达情况 在Oncomine数据库共收集383项不同类型的芯片研究数据，其中SEMA4C表达差异有统计学意义的有14项，SEMA4C表达升高13项，表达降低1项（图1）。
3.2 SEMA4C在胃癌中的表达 Oncomine数据库检索发现，自2003年起共有11项与SEMA4C在胃癌和正常胃粘膜表达有关的基因芯片研究（图2），总样本量298例。Mate分析结果表明，与正常胃粘膜相比，SEMA4C在胃癌组织中表达升高，差异有统计学意义（中位秩=1947.0，P=6.02E-5，图2）。
3.3 SEMA4C在不同胃癌芯片研究中的表达差异 如图3A、3B所示，SEMA4C在胃混合腺癌和胃肠型腺癌中的表达较正常胃粘膜，分别升高了3.246倍（t=6.783，P=6.39E-7）和2.092倍（t=6.498，P=5.61E-8）。如图3C所示，与正常胃粘膜比较，SEMA4C在胃癌中的表达上升1.488倍（t=3.752，P=8.17E-4）。如图3D所示，SEMA4C在弥漫性胃腺癌中的表达较正常胃粘膜升高了1.507倍（t=3.075，P=0.003）。
3.4 SEMA4C的表达水平与胃癌患者预后的关系 生存分析结果表明，SEMA4C的高表达对胃癌患者总体生存率有着显著影响。与正常低表达组比较，SEMA4C高表达组的总体存活率明显降低（P=3.9E-13，图4）。
3.5 SEMA4C蛋白互作网络 String数据库筛选结果显示：PPI富集P=4.44E-16，节点数11个，SEMA4C与10种蛋白存在密切的相互作用关系（图5）。
3.6 生物学功能分析 GO富集分析显示，SEMA4C相关蛋白主要被富集到轴突导向、SEMA-PLXN信号通路、Ephrin受体信号通路、细胞粘附等生物学过程中，且主要定位于细胞膜具有与Ephrin受体结合、VEGF激活受体活性和细胞因子结合等分子功能。KEGG通路分析表明，SEMA4C相关蛋白主要在轴突导向、Rap1信号通路以及Ras信号通路中被富集（表1）。
讨论
多项研究表明，SEMA4C与肿瘤的发生发展密切相关[4，5]。在一项乳腺癌研究中，SEMA4C通过介导肿瘤免疫逃逸，促进乳腺癌的发生发展[4]。Zhang等[5]研究发现，miR-19a-3p可直接靶向抑制SEMA4C，减少胃癌细胞的增殖和侵袭。我们的研究数据表明，SEMA4C在胃癌组织中高表达，预后差，提示SEMA4C表达升高可能与胃癌的发生发展密切相关。我们String分析发现，SEMA4C可能通过结合其受体神经激肽（NRPS）和神经从素（PLXNS），与酪氨酸蛋白激酶（EFN）相互作用，共同参与胃癌进展的相关信号通路。
Ras是常见的原癌基因，Rap1是Ras超家族中一个小GTP-结合蛋白质。Rap1和Ras在多种肿瘤组织中均表达上调，起到促进肿瘤增殖、刺激血管生成及调节细胞迁移和粘附的作用[6，7]。本研究发现，SEMA4C相关蛋白EFNA2/3/4被富集到Ras和Rap1信号通路中，我们推测 SEMA4C可能通过EFNA2/3/4参与胃癌的病理生理过程。
综上所述，本研究基于Oncomine数据库挖掘发现，SEMA4C在胃癌组织中高表达，与患者预后相关，并进一步分析SEMA4C参与调控的分子网络，为胃癌发病机制的研究提供理论基础，可能成为胃癌治疗新的潜在靶点。
参考文献：
[1]牛悦，白建平，卢建跃. HER-2阳性胃癌的研究进展[J]. 医学信息，2019，32（01）：44-46.
[2]Neufeld G，Mumblat Y，Smolkin T，et al. The role of the semaphorins in cancer[J]. Cell Adh Migr，2016，10（6）：652-674.
[3]陈颖，张磊，刘文欣，等. Semaphorin4C在乳腺癌子宫内膜癌及前列腺癌中的表达及意义[J]. 中国肿瘤临床，2010，37（09）：507-511.
[4]张智勇，常虎林，郑伟，等. hsa-miR-19a-3p下调靶基因SEMA4C抑制胃癌细胞增殖、侵襲能力[J]. 现代肿瘤医学，2017，25（16）：2609-2615.
[5]徐艳朋，俞松. Ras信号传导通路与肿瘤的关系[J]. 遵义医学院学报，2013，36（03）：272-276.
[6]赵丹，王进，宁寒冰，等. 胞质Rap1与胞核NF-κB p65在胃癌组织中的表达及相关性[J]. 中国老年学杂志，2016，36（02）：350-352.