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目的:肝细胞肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是我国原发性肝癌的主要病理类型,常见于有肝病背景的病人。肝细胞肝癌起病隐匿,大部分病人确诊的时候已经是肿瘤晚期,预后很差。而疾病的早期诊断和早期的预后预测能够提高临床干预的效果,从而改善患者的预后。肝细胞肝癌早期筛查主要依赖于腹部彩超和血清甲胎蛋白(Alpha-fetoprotein,AFP)检查,预后预测主要基于肿瘤的病理分期和临床分期等情况。然而,有部分患者是正常的血清甲胎蛋白,而且完整的病理诊断结果需要在手术后才能获得,这都会对临床干预的时机造成影响。目前,DNA甲基化在各类肿瘤疾病的形成、发展及转移中均已有较深入研究,但是单个DNA甲基化的标志物在疾病诊断和预后判断中仍缺乏较高敏感性和特异性。因此,本研究的目的在于筛选出肝细胞肝癌特异性的DNA甲基化标志物并验证,同时基于N6-甲基腺嘌呤构建一个肝细胞肝癌的预后预测模型,以期提高肝细胞肝癌的早期诊断率和早期预后预测能力。
方法:1.选取术前血清甲胎蛋白<400μg/L,术后病理证实为肝细胞肝癌的患者20例,留取肝癌组织和癌旁组织进行高通量的DNA甲基化芯片测序。筛选并验证差异的甲基化位点。2.通过TCGA下载的肝细胞肝癌转录组测序数据,分析m6A基因的差异表达。分析这些基因的表达和肝细胞肝癌的预后关系,用Lasso回归分析构建一个预后模型,通过单因素和多因素回归分析来验证此模型是否可作为独立预后预测因子。最后用聚合酶链式反应(PCR)验证纳入模型的基因的表达情况。
结果:1.甲基化芯片测序共筛选出约86.5万个在肝癌和癌旁组织差异表达的甲基化位点。根据P<0.05,|Δβ|>0.1,肝癌组织中有26301个显著高甲基化位点,219853个显著低甲基化位点。在高甲基化位点中,根据Δβ>0.3和癌旁β值<0.1,筛选出81个候选位点。在低甲基化位点中,根据Δβ<-0.35和癌旁β值>0.9,筛选出66个候选位点。在高甲基化位点中根据癌和癌旁差异位点数,筛选出9个位点,亚硫酸氢盐测序PCR和Sanger测序验证得出LDHB、CELF2和MTHFD2三个基因的甲基化标记在大部分肝癌和癌旁组织之间有显著差异。
2.我们检索到13个和m6A甲基化相关基因,TCGA的肝细胞肝癌数据中有50个正常肝组织样本,374个肝癌样本;根据P值<0.05,13个基因中有11个差异表达,均为肝癌中高表达;根据基因表达量对样品进行一致性聚类分析,将374例肝癌样本分成两组;生存差异分析发现m6a相关基因高表达组预后更差(P=6.197×10-4)。单因素生存分析显示有9个m6A甲基化基因跟预后相关,LASSO回归分析将YTHDF2,YTHDF1,METTL3,KIAA1429,ZC3H13这5个基因纳入风险模型。根据风险评分,将肝癌样本分成高风险和低风险两组,发现高风险组预后更差(P=1.72×10-4),将此预后模型做ROC曲线分析,得出AUC=0.617。单因素(P<0.001,1.213(1.136-1.295))和多因素分析(P<0.001,1.198(1.115-1.288))结果表明此模型可作为肝细胞肝癌独立预后因素。
结论:LDHB、CELF2和MTHFD2高甲基化基因位点的检测有望成为血清甲胎蛋白<400μg/L的肝细胞肝癌患者早期筛查的有效指标。m6A甲基化相关基因在肝细胞肝癌的预后中表现出很好的预测作用,然而具体分子机制和在肝细胞肝癌的发生,进展和转移的中的作用将是未来的重要研究方向。
方法:1.选取术前血清甲胎蛋白<400μg/L,术后病理证实为肝细胞肝癌的患者20例,留取肝癌组织和癌旁组织进行高通量的DNA甲基化芯片测序。筛选并验证差异的甲基化位点。2.通过TCGA下载的肝细胞肝癌转录组测序数据,分析m6A基因的差异表达。分析这些基因的表达和肝细胞肝癌的预后关系,用Lasso回归分析构建一个预后模型,通过单因素和多因素回归分析来验证此模型是否可作为独立预后预测因子。最后用聚合酶链式反应(PCR)验证纳入模型的基因的表达情况。
结果:1.甲基化芯片测序共筛选出约86.5万个在肝癌和癌旁组织差异表达的甲基化位点。根据P<0.05,|Δβ|>0.1,肝癌组织中有26301个显著高甲基化位点,219853个显著低甲基化位点。在高甲基化位点中,根据Δβ>0.3和癌旁β值<0.1,筛选出81个候选位点。在低甲基化位点中,根据Δβ<-0.35和癌旁β值>0.9,筛选出66个候选位点。在高甲基化位点中根据癌和癌旁差异位点数,筛选出9个位点,亚硫酸氢盐测序PCR和Sanger测序验证得出LDHB、CELF2和MTHFD2三个基因的甲基化标记在大部分肝癌和癌旁组织之间有显著差异。
2.我们检索到13个和m6A甲基化相关基因,TCGA的肝细胞肝癌数据中有50个正常肝组织样本,374个肝癌样本;根据P值<0.05,13个基因中有11个差异表达,均为肝癌中高表达;根据基因表达量对样品进行一致性聚类分析,将374例肝癌样本分成两组;生存差异分析发现m6a相关基因高表达组预后更差(P=6.197×10-4)。单因素生存分析显示有9个m6A甲基化基因跟预后相关,LASSO回归分析将YTHDF2,YTHDF1,METTL3,KIAA1429,ZC3H13这5个基因纳入风险模型。根据风险评分,将肝癌样本分成高风险和低风险两组,发现高风险组预后更差(P=1.72×10-4),将此预后模型做ROC曲线分析,得出AUC=0.617。单因素(P<0.001,1.213(1.136-1.295))和多因素分析(P<0.001,1.198(1.115-1.288))结果表明此模型可作为肝细胞肝癌独立预后因素。
结论:LDHB、CELF2和MTHFD2高甲基化基因位点的检测有望成为血清甲胎蛋白<400μg/L的肝细胞肝癌患者早期筛查的有效指标。m6A甲基化相关基因在肝细胞肝癌的预后中表现出很好的预测作用,然而具体分子机制和在肝细胞肝癌的发生,进展和转移的中的作用将是未来的重要研究方向。