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【研究背景】肾上腺皮质癌(adrenocortical carcinoma,ACC)是一类罕见的而具有强侵袭性的泌尿系统恶性肿瘤,其全球年发病率不足两例每百万人。由于大部分ACC患者在初次诊断时已经是II-IV期肿瘤,所以总体预后并不理想。对于局部ACC而言,根治性切除术是目前唯一有效的治愈手段,但此类患者术后的估计复发率也可高达40-70%。目前ACC病因尚未明确,但有学者指出肾上腺皮质自我更新相关信号通路的失调在ACC发生中具有重要的地位。近年来,癌症干细胞(cancer stem cell,CSC)已被证明参与多种肿瘤的治疗抵抗、转移还有复发,而且已经有数个研究利用CSC特性和生物信息学分析工具识别到与某些肿瘤CSC特性密切相关的基因。然而,CSC在ACC中所扮演的角色及其预后价值迄今为止尚未被探讨,而且一些已有的数据仍未被有效地利用。因此,结合CSC特性以及生物信息学分析方法将有助于研究CSC在ACC中的预后价值以及挖掘出与CSC特性相关的预后基因,从而有望帮助更好地认识ACC的发生发展机制以及为ACC患者的早期诊断、预后分层、复发预测以及治疗策略提供新的思路。【目的】本研究旨在运用生物信息学的分析方法识别出与ACC肿瘤干细胞特性密切相关的基因、对这些基因进行功能注释以及通路富集分析、并利用这些基因构建蛋白互作(protein-protein interaction,PPI)网络、最后评估并验证这些基因在ACC患者中的预后价值,以期探讨ACC可能的发生机制,并且为ACC的诊疗提供新颖的分子标志物和潜在治疗靶点。【材料与方法】从癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库中获取ACC患者的mRNA-seq测序数据、基于mRNA表达的干细胞指数(mRNA expression-based stemness index,mRNAsi)以及各种临床病理信息。加权基因共表达分析(weighted gene coexpression network analysis,WGCNA)和PPI网络分析用于识别与mRNAsi相关的模块和关键基因。利用DAVID(The Database for Annotation,Visualization,and Integrated Discovery)在线工具对这些基因进行功能注释分析和通路富集分析。采用单变量Cox回归分析和LASSO(least absolute shrinkage and selection operator)回归分析筛选预后基因,并在TCGA和GSE10927两个ACC队列中验证其预后价值。收集肾上腺肿物临床样本进行免疫组化(Immunohistochemical,IHC)染色实验验证预后基因的表达差异情况。最后,利用TCGA和人类蛋白质图谱数据库(Human Protein Atlas,HPA)的数据对预后基因进行泛癌表达分析和生存分析。【结果】在TCGA-ACC队列中,较高的mRNAsi数值与ACC患者较晚期的p N和p M分期及较差的总体生存率(overall survival,OS)显著相关。WGCNA分析揭示了一个与mRNAsi显著相关基因模块,该模块内的基因主要与细胞外基质组成、经典Wnt信号通路的负性调控和细胞迁移的负性调控等过程以及癌症信号通路(hsa05200)有关。随后,利用此模块的成员建立了一个包含有15个关键基因(CXCR6,SELL,P2RY13,GNG8,OMD,ABI3BP,OGN,FBLN1,LOXL1,ELN,CTSK,HGF,SH3GL3,F13A1和GTPBP2)的PPI网络。在15个关键基因中,LASSO回归分析结果指出GTPBP2是唯一的具有预后意义的关键基因。单变量和多变量Cox回归分析的结果表明,在TCGA和GSE10927两个ACC队列中,GTPBP2水平为患者OS的独立危险因素。在蛋白表达水平方面,我们发现肾上腺皮质腺瘤的GTPBP2蛋白免疫组化染色较正常肾上腺皮质组织相应的染色更深。最后,泛癌生存分析结果指出,GTPBP2水平对不同肿瘤有着较为复杂的预后意义:在肾透明细胞癌、肾乳头状细胞癌、肝细胞癌和肉瘤中GTPBP2低表达组患者比高表达组患者有着显著更好的预后:而对于膀胱尿路上皮癌和胸腺瘤,GTPBP2低表达组患者比高表达组患者有着显著更差的预后。【结论】综上,本研究对TCGA-ACC样本的mRNAsi数据进行WGCNA和PPI网络分析总共挖掘出15个关键基因,值得进一步研究它们在ACC的发生发展中可能存在的独特作用。特别是GTPBP2,本研究验证了其在两个独立ACC队列中都为患者总体生存的独立危险因素,故GTPBP2有望成为ACC诊断和风险分层的新颖分子标志物以及潜在治疗靶点。