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研究背景Wnt信号通路是干细胞生长发育过程中的一条关键通路,与肿瘤的发生发展有关。卷曲相关蛋白(FRZB)是分泌型卷曲相关蛋白sFRP家族中一员,目前被认为是一种软骨形成因子,同时Wnt信号通路调控肿瘤干细胞影响肿瘤的发生发展;同时FRZB能与Wnt蛋白结合从而阻止Wnt信号的传导。本研究旨在通过利用 GEO(Gene Expression Ominibus)、TCGA(The Cancer Genome Atlas)数据库基因表达谱数据、TCGA泛癌数据揭示FRZB mRNA表达水平对肿瘤患者预后的影响以及其可能涉及的信号通路,旨为肿瘤预后评估及治疗靶点的研究提供重要的生物标志物。研究目的1.探究FRZB mRNA表达对肺癌、结肠癌及泛癌的预后作用;2.探究FRZB mRNA在肿瘤中是否能够对Wnt信号通路产生一定影响;3.研究FRZB mRNA及其相关基因在不同癌症中的预后作用及可能机制。方法1.在GEO数据库中以“lung cancer”和“colon adenocarcinoma”为关键词搜索相关数据集。GEO数据集的纳入标准为:(1)数据库标本种属为人类(Homo sapiens);(2)数据库类型为序列矩阵(Expression profiling by array);(3)初始研究样本量大于或等于100例;(4)具有完善的生存结局和随访时间;(5)包含研究分子FRZB mRNA的信息。在TCGA数据库中,纳入数据集为癌症矩阵数据和泛癌数据。时间截止到2019年8月1日。2.用R 3.5.2软件对所有符合纳入标准的数据集进行初步处理与分析。对每个数据集:(1)删除缺失随访情况和FRZB mRNA表达量的样本;(2)使用Cutoff Finder网站选择截断值,将FRZB mRNA表达的连续变量转换为二分类变量。对于需要合并分析的数据集,运用函数merge以基因名为参照进行匹配合并,并用scale对合并集的基因表达进行归一化处理。TCGA泛癌数据从UCSC下载标准化数据后删除样本量过小癌症数据。3.对于每个纳入的数据集采用Cox 比例风险模型分别进行单因素分析和多因素调整分析来预测FRZB mRNA对患者预后作用。将每个数据集计算出的风险比 HR(hazard ratio)和 95%置信区间 CI(confidence interval)纳入 STATA 14.0 软件进行meta汇总分析。4.为了探究FRZB mRNA在Wnt通路中产生的影响,我们使用R(version 3.5.2)中Rtsne(version 0.15)包进行t-SNE降维分析,并可视化结果,t-SNE结果可以明显看出不同患者被分成的不同小群体,各个群体之间关键基因表达量的联系通过结合Pearson相关系数显示。与FRZB mRNA相关系数绝对值大于等于0.4的基因使用Cytoscape 3.5.1中的ClueGO插件对FRZB mRNA相关的基因进行富集分析。结果1.肺癌研究中,分别纳入8个肺腺癌数据集与6个肺鳞癌数据集。单因素meta分析提示:FRZB mRNA高表达可以显著降低肺腺癌患者的死亡风险,合并HR(95%CI)为0.54(0.46,0.64);FRZB mRNA高表达与肺鳞癌预后无显著关联,合并HR(95%CI)为1.11(0.67,1.84);调整相关混杂因素后,多因素分析中肺腺癌合并 HR(95%CI)为 0.66(0.54,0.79),肺鳞癌合并HR(95%CI)为 1.13(0.71,1.78)。肺腺癌中FRZB与激活Wnt信号通路相关基因分布呈相反分布趋势,与拮抗Wnt信号通路相关基因呈相似分布趋势。在大于等于4个肺腺癌数据集中,与FRZB相关系数绝对值大于等于0.4的基因主要富集于骨发育、细胞移动;在大于等于3个肺鳞癌数据集中,与FRZB相关系数绝对值大于等于0.4的基因主要富集于免疫系统及免疫相关通路。2.结肠癌研究中纳入结肠癌数据集6个。单因素meta分析提示:FRZB mRNA高表达可以显著降低结肠癌患者的死亡风险,合并HR(95%CI)为0.63(0.40,0.98);多因素分析中结肠癌合并HR(95%CI)为0.64(0.40,1.02)。结肠癌中FRZB与激活Wnt信号通路相关基因分布呈相反分布趋势,与拮抗Wnt信号通路相关基因呈相似分布趋势。在大于等于3个结肠癌数据集中,与FRZB相关系数绝对值大于等于0.4的基因主要富集于细胞分裂与细胞分化。3.TCGA泛癌研究中纳入不同癌症类型24个。单因素meta分析提示:FRZB mRNA高表达可以显著降低大部分癌症的死亡风险,合并HR(95%CI)为0.71(0.53,0.95);多因素分析中泛癌合并 HR(95%CI)为 0.72(0.54,0.96)。TCGA 泛癌经过t-SNE降维可以看出部分癌症可以明显被区分,而部分癌症类型重叠一起,FRZB与激活Wnt信号通路相关基因分布呈相反分布趋势,与拮抗Wnt信号通路相关基因呈相似分布趋势。与FRZB相关系数绝对值大于0.4的基因集主要富集于弹性纤维和细胞转移。结论1.与低表达的对象相比,FRZB mRNA高表达可以降低肺腺癌、结肠癌及TCGA泛癌患者的死亡风险;但与肺鳞癌患者预后无明显关联。2.肺腺癌、结肠癌、TCGA泛癌患者中FRZB可能通过抑制Wnt信号通路影响肿瘤的发展。3.肺腺癌、结肠癌、TCGA泛癌患者肿瘤中FRZB及其相关基因的主要富集的通路有所不同,但大部分与癌症发展相关。4.TCGA泛癌中不同部位的肿瘤有相似的分子、基因类型,可以将其重新划分类型,合并分析。