1、HOXA 基因簇在胶质瘤中的表达分析*基金项目:国家自然科学基金青年基金资助项目(82001243)1100070首都医科大学附属北京天坛医院泌尿外科2100070首都医科大学附属北京天坛医院神经外科3通讯作者，E-mail:77liqi sohucom100070北京首都医科大学附属北京天坛医院 国家神经系统疾病临床医学研究中心董成亚，黄永进1，史明明，霍续磊2，王燚2，李子瑞，李奇3【摘要】目的探讨 HOXA 基因簇各蛋白编码基因 mNA 表达水平及与预后的关系。方法采用生物信息学方法分析癌症基因组图谱(TCGA)_GBMLGG 数据库中 669 例不同级别胶质瘤和 TCGA_GBM 数据
2、库中 489 例胶质母细胞瘤组织HOXA 基因簇编码基因 mNA 的表达情况，分析其与胶质瘤临床病理分级和预后的关系。纳入 2011 年 1 月至 2015 年 12 月经术后病理证实的 70 例胶质瘤组织和手术切除的正常脑组织 20 例，采用实时荧光定量 PC(qPC)检测 HOXA 基因簇各蛋白编码基因在胶质瘤中的表达水平，并分析其与总生存时间(OS)的关系。结果HOXA 基因簇由 HOXA1、HOXA2、HOXA3、HOXA4、HOXA5、HOXA6、HOXA7、HOXA9、HOXA10、HOXA11、HOXA13 共 11 个蛋白编码基因组成。TCGA_GBMLGG 数据库分析显示，H
3、OXA 基因簇中 11 个编码基因的相对表达量随胶质瘤级别的升高而升高，在级胶质瘤中的相对表达量高于级(P0.001)。在胶质母细胞瘤组织中，除 HOXA6 基因外，其他 10 个基因的相对表达量均高于正常脑组织(P0.001)。HOXA 基因表达水平在胶质母细胞瘤组织中最高，其次为星形细胞瘤，最少为少突星形细胞瘤和少突神经胶质瘤。HOXA 基因簇在 IDH1 野生型胶质瘤中的表达水平均高于 IDH1 突变型胶质瘤(P0.001)。HOXA 基因簇高表达与较短的 OS 有关(P0.001)。在 70 例临床胶质瘤组织中，级、级胶质瘤组织中 HOXA 基因簇的相对表达量高于 20 例正常脑组织，
4、其表达水平随胶质瘤级别的升高而升高(P0.05)。70 例临床胶质瘤患者的中位 OS 为 20.9 个月，HOXA 基因低表达组患者的中位OS 明显优于高表达组(P0.001)。结论胶质瘤组织中 HOXA 编码基因表达水平升高，可能参与了胶质瘤的发生、发展过程;HOXA 基因簇高表达是预后不良因素，可作为预测预后的生物标志物。【关键词】脑胶质瘤;HOXA 基因簇;癌症基因组图谱;预后中图分类号:730.264文献标识码:A文章编号:10090460(2023)03020711Expression profile analysis of HOXA gene cluster in gliomaDO
5、NG Chengya，HUANG Yongjin，Shi Mingming，HUO Xulei，WANG Yi，LI Zirui，LI Qi China NationalClinical esearch Center for Neurological Disease，Beijing Tiantan Hospital，Capital Medical University，Beijing100070，ChinaCorresponding author:LI Qi，E-mail:77liqi sohucom【Abstract】ObjectiveTo explore the expression le
6、vel of HOXA gene cluster protein coding gene mNA and its relationshipwith prognosis MethodsA total of 669 cases with gliomas from The Cancer Genome Atlas(TCGA)_GBMLGG database and 489glioblastoma tissues from TCGA_GBM database were analyzed to detect the relationship of HOXA gene cluster coding gene
7、 mNA withclinicopathological grade and prognosis Seventy cases of glioma tissues confirmed by postoperative pathology and 20 cases of normalbrain tissues from January 2011 to December 2015 were enrolled The expression of each protein coding gene of HOXA gene cluster inglioma was detected by real-tim
8、e fluorescence quantitative PC(qPC)，and its relationship with overall survival(OS)was analyzedesultsThe HOXA gene cluster consisted of 11 protein-coding genes including HOXA1，HOXA2，HOXA3，HOXA4，HOXA5，HOXA6，HOXA7，HOXA9，HOXA10，HOXA11 and HOXA13.TCGA _ GBMLGG database analysis showed that the relativeex
9、pression of 11 coding genes in HOXA gene cluster increased with the increase of glioma grade，and the relative expression in gradeIV glioma was higher than that in grade-glioma(P 0.001)In glioblastoma tissues，except HOXA6 gene，the relativeexpression of 10 genes was higher than that of normal brain ti
10、ssues(P0.001)The expression level of HOXA gene was the highest in702临床肿瘤学杂志 2023 年 3 月第 28 卷第 3 期Chinese Clinical Oncology，Mar 2023，Vol28，No3glioblastoma，followed by astrocytoma，oligodendrocyte astrocytoma and oligodendroglioma The expression level of HOXA gene clusterin IDH1 wild-type glioma was hi
11、gher than that in IDH1 mutant glioma(P0.001)The high expression of HOXA gene cluster wasassociated with shorter OS(P0.001)In 70 clinical glioma tissues，the relative expression of HOXA gene cluster in grade II，III andIV glioma tissues was higher than that in 20 normal brain tissues，and the expression
12、 level increased with the grade of glioma(P0.05)The median OS of 70 patients with glioma was 20.9 months The median OS of patients with low expression of HOXA gene wassignificantly better than that of patients with high expression of HOXA gene(P0.001)ConclusionThe expression of HOXA genesis elevated
13、 in glioma and is related to the pathological stage HOXA cluster high expression indicates poor prognosis，which could beused as a potential prognostic marker in glioma【Key Words】Glioma;HOXA cluster;The Cancer Genome Atlas;Prognosis胶质瘤是中枢神经系统最常见的肿瘤类型，其发病率约占颅内原发肿瘤的 40%。胶质瘤根据恶性程度分为 3 个组织病理学分级1，包括低级别胶质瘤
14、(级和级)和高级别胶质瘤(级)。其中级胶质瘤，也称为胶质母细胞瘤。胶质瘤的预后差，5 年存活率为 20%30%，级胶质瘤预后最差，患者的平均生存时间仅为 1215 个月。寻找新的分子标志物和治疗靶点，对胶质瘤的治疗具有重要的意义和临床应用价值。同源异型盒基因(homeobox gene，HOX)是脊椎动物胚胎发育及器官形成的主要调控基因2-3。HOX 基 因 家 族 进 化 上 高 度 保 守，包 括 HOXA、HOXB、HOXC、HOXD 共 4 个基因簇，HOX 蛋白均含有 HOX 结构域，具有与 DNA 结合的功能，可以结合富含 TA 的核心 DNA 序列，如 TAAT 或 TTAT4，
15、参与基因转录调控5。HOX 基因可能具有肿瘤抑制或致癌功能，其表达在包括白血病、乳腺癌、脑肿瘤、肺癌、结肠癌、宫颈癌和膀胱癌等癌症中经常发生改变。在本研究中，我们将重点关注 HOXA 基因簇在胶质瘤中的特异性表达模式，特别是高级别胶质瘤。GlioVis6(http:/gliovis bioinfo cnio es/)是针对脑部肿瘤表达数据分析和可视化的数据库，包含超过 6500 个肿瘤样本，大约 50 个表达数据集的脑肿瘤实体。本研究主要利用 GlioVis 网站，分 析 美 国 癌 症 基 因 组 计 划(The CancerGenome Atlas，TCGA)数据库中 HOXA 基因簇转录
16、的 11 个 HOXA 基因在不同级别和不同组织学类型胶质瘤中 mNA 的表达水平，并探讨与胶质瘤患者预后的关系。我们进一步通过实时荧光定量 PC(qPC)检测胶质瘤样本和对照样本中HOXA 基因簇的 mNA 表达情况，以验证生物信息学分析结果。1资料与方法1.1HOXA 基因簇基因表达分析采用 GlioVis 网站，主要分析 TCGA 数据库的表达谱数据，分别用HOXA 基因簇 11 个蛋白编码基因搜索该网站，进行基因表达分析，得到不同级别及不同组织类型胶质瘤组织以及正常对照组织中 HOXA 基因簇表达谱信息，进行 HOXA 基因簇表达分析。1.2HOXA 基因簇表达与预后的关系采用Kaplan-Meier 法，将 TCGA 数据库中胶质瘤的 mNA表达与预后数据进行整合，以 HOXA 基因簇各蛋白编码基因 mNA 表达量的中位数为界分为高表达组和低表达组，分析 HOXA 基因簇蛋白编码基因表达水平与患者预后的关系。1.3组织样本收集与保存70 例胶质瘤标本取自2011 年1 月至2015 年12 月北京天坛医院神经外科接受手术治疗的胶质瘤患者的标本，所有患者均经影像学和病理学确诊。