免疫應答基因JCHAIN在乳腺癌中差異表達及其與預后的相關性

何東寧 周浩東 劉暢 譚琦 谷澤慧 王亞帝

(錦州醫科大學 1附屬第一醫院腫瘤內科，遼寧 錦州 121001；2附屬第三醫院精準醫學中心)

乳腺癌在全球范圍內發病率已經高居女性惡性腫瘤之首，死亡率位列第二位〔1〕，在我國其致死率位于第五位〔2〕。在過去的20年中，乳腺癌“三早”策略及保乳手術、乳腺癌的放化療治療方案、靶向藥物等各種治療方案的臨床應用，使乳腺癌的致死率相較1990年已降低了1/3〔3〕。然而，對于晚期或轉移的乳腺癌患者(如三陰性乳腺癌)，常規治療方案的療效依舊較差，依舊有較高致死率。目前，惡性腫瘤治療已經進入免疫治療時代，但乳腺癌的免疫治療仍然舉步維艱。乳腺癌是一種弱或中等免疫原性的腫瘤〔4〕，未對其進行廣泛的免疫相關的研究。目前在乳腺癌的各級診療指南中，無明確關于免疫治療方案的推薦；雖然腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs)〔5〕、程序性死亡受體(PD)-1〔6〕和腫瘤突變負荷(TMB)〔7〕、微衛星不穩定性(MSI)、錯配修復(MMR)蛋白等免疫標志物已逐步應用于臨床預測乳腺癌免疫治療的療效或預后，因其檢測流程復雜、無標準化結果判斷標準及檢測費用昂貴，很難在臨床廣泛應用。如何合理選擇生物標志物，讓更多的乳腺癌患者從免疫治療及綜合治療中獲益，是目前該領域的研究重點。本研究分析免疫應答相關基因JCHAIN與乳腺癌中差異表達及其與預后的相關性。

1 材料與方法

1.1人類蛋白質表達圖譜(HPA)數據庫 HPA數據庫(https://www.Proteinatlas.org/)是基于RNA測序分析和免疫組化分析的大型轉錄組和蛋白組數據庫〔8〕，可用于正常組織與腫瘤組織蛋白的差異表達分析。

1.2Ualcan 數據庫 Ualcan數據庫〔9〕(http://ualcan.path.uab.edu/index.html)使用來自31種癌癥類型的癌癥基因組圖譜(TCGA)3級RNA-seq和臨床數據，Ualcan可提供對公開的癌癥組學數據(TCGA和MET500)的方便訪問；允許識別生物標記物或對潛在的感興趣基因進行電子驗證；提供基于基因表達的描述基因表達和患者生存信息的圖表；評估乳腺癌和前列腺癌分子亞型中的基因表達，通過啟動子甲基化評估基因表達的表觀遺傳調控并與基因表達相關，進行泛癌基因表達分析及連接HPRD、GeneCards、Pubmed、TargetScan、DRUGBANK、Open Targets和GTEx，可利用這些資源使研究者收集有關感興趣基因和靶點的有價值的信息和數據。

1.3基因表達譜動態分析(GEPIA)數據庫 GEPIA 數據庫〔10〕(http://gepia.cancer-pku.cn/ index.html)是由北京大學張澤民教授團隊新開發的交互式網絡服務器，用于分析來自 TCGA 和 GTEx項目的9 736 個腫瘤和8 587個正常樣本的 RNA 測序表達數據。將TCGA 和GTEx數據進行整合，進行非常全面的表達分析。GEPIA提供網頁式交互展示和快速定制功能，包括腫瘤和正常差異表達譜分析、剖面繪制、根據腫瘤類型或病理分期進行分析、患者生存分析、相似基因檢測、相關性分析和降維分析等分析模塊。

1.4統計學方法 采用Ualcan、GEPIA軟件進行t檢驗，χ2檢驗和Kaplan-Meier 模型生存分析。

2 結 果

2.1乳腺癌預后相關基因 結合乳腺癌TCGA轉錄數據和HPA病理學圖集中抗體為基礎的蛋白質數據，運用HPA病理學圖集中癌癥模塊進行分析。1 075例患者(包括1 063例女性和12例男性)的轉錄數據顯示210個基因與預后不良有關，367個基因與預后良好有關(圖1)。篩選與乳腺癌預后良好相關的目的基因進行后續研究。

以乳腺癌作為目的研究圖1 HPA 中與乳腺癌預后相關的基因表達

2.2JCHAIN為研究目標 利用TCGA轉錄組學數據和基于抗體的蛋白質數據來探索乳腺癌蛋白質組。根據1 075例患者的轉錄組學數據，367個基因與乳腺癌預后良好相關，將乳腺癌組織中mRNA 表達量前20個基因列出，選擇mRNA表達量最高的JCHAIN作為進一步研究目的基因，見表1。

2.3JCHAIN蛋白表達 通過芯片分析JCHAIN蛋白在乳腺癌細胞質和細胞核中表達，HPA蛋白表達橫塊中顯示JCHAIN高表達和低表達(圖2)。

2.4JCHAIN mRNA表達 Ualcan分析TCGA數據庫中JCHAIN在114例正常組織和1 097例乳腺癌組織中表達差異：與正常乳腺組織相比，乳腺癌組織中JCHAIN表達降低(670.07 vs 76.92,P=0.000)。不同分期的乳腺癌之間 JCHAIN 表達無差別(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期分別為n=183，104.15、n=615，64.15、n=247，84.57、n=20，17.95；Ⅰ期vsⅡ期，P=0.520；Ⅰ期vs Ⅲ期，P=0.850；Ⅰ期vs Ⅳ期，P=0.597；Ⅱ期vs Ⅲ期，P=0.664；Ⅱ期vs Ⅳ期，P=0.412；Ⅲ期vs Ⅳ期，P=0.596)。淋巴結轉移陽性的乳腺癌之間JCHAIN表達無顯著差異(NO、N1、N2、N3分別為n=516,63.36、n=362，86.05、n=120，80.19、n=77，90.03；N0 vs N1，P=0.027；N0 vs N2，P=0.601；N0 vs N3，P=0.441；N1 vs N2，P=0.295；N1 vs N3，P=0.434；N2 vs N3，P=0.860)。JCHAIN表達與乳腺癌分子分型不相關(Luminal型、HER2過表達型、三陰性乳腺癌分別為n=566，80.22、n=37，97.84、n=116，97.76；Luminal型乳腺癌vs HER2過表達型乳腺癌，P=0.398；Luminal型乳腺癌vs三陰性乳腺癌，P=0.959；HER2過表達型乳腺癌vs三陰性乳腺癌，P=0.424)。不同病理類型乳腺癌之間JCHAIN表達差異明顯〔浸潤性導管癌(n=784,67.5)vs 浸潤性小葉癌(n=203,142.69),P=0.000；浸潤性導管癌 vs 黏液癌(n=71,2.16)，P=0.000；浸潤性導管癌 vs 化生癌(n=9,4.36)，P=0.000；浸潤性小葉癌 vs 其他類型癌(n=45,23.15)，P=0.001；浸潤性小葉癌vs 黏液癌，P=0.000；浸潤性小葉癌 vs 化生癌，P=0.000；浸潤性小葉癌 vs 髓樣癌(n=6,207.16)，P=0.000；混合組織癌(n=29,89.74)vs 黏液癌，P=0.011；混合組織癌 vs 化生癌，P=0.013；其他類型癌 vs 黏液癌，P=0.048；黏液癌vs 髓樣癌，P=0.016；化生癌 vs 髓樣癌，P=0.012〕。絕經前較絕經后乳腺癌組織中 JCHAIN 表達增加〔670.07(n=230) vs 61.01(n=700)，P=0.044〕。JCHAIN表達與性別相關，女性較男性乳腺癌患者JCHAIN 表達增高，但較正常人明顯降低〔正常人(670.07)vs男性乳腺癌患者(n=12，4.64)，P<0. 000；正常人vs女性乳腺癌患者(n=1 075，80.19)，P=0.000；男性乳腺癌患者 vs女性乳腺癌患者，P<0.000〕。不同種族乳腺癌中JCHAIN表達與正常人群均有顯著差異，高加索人群較非裔美國人乳腺癌中JCHAIN表達水平顯著高〔正常人(670.07)vs高加索人(n=748,82.10)，P=0.000；正常人vs非裔美國人(n=748,66.04)，P=0.000；正常人vs亞洲人(n=61,118.20),P=0.000；高加索人vs 非裔美國人，P=0.014〕。

2.5JCHAIN mRNA差異表達與乳腺癌預后的相關性 運用GEPIA數據庫生存分析模塊針對JCHAIN 的差異表達情況進行分析，JCHAIN低、高表達各535例，與JCHAIN 低表達組相比，JCHAIN高表達組總生存顯著延長(P=0.002)，JCHAIN差異表達對無疾病進展生存期無明顯影響(P=0.067)。見圖3。

表1 與乳腺癌預后良好相關的20個基因

圖2 JCHAIN在乳腺癌組織中的蛋白表達(×200)

TPM：每百萬條基因轉錄本圖3 運用 GEPIA 進一步驗證 TCGA 數據庫中乳腺癌組織中JCHAIN表達差異和生存分析

3 討 論

免疫治療為乳腺癌治療帶來新的希望，但目前免疫治療無確切的預測免疫療效的生物標志物。JCHAIN基因是多層IgA與IgM的連接鏈，定位于2q21，別名：IGCJ、IGJ、JCH，其mRNA大小為1 413 bp。JCHAIN主要功能是經轉錄翻譯產生J鏈免疫球蛋白。J鏈是一種進化保守的15 kD蛋白，可將IgA和IgM單體分別連接成五聚體和二聚體。J鏈蛋白在B淋巴細胞分化和胸腺細胞發育的各個階段都有表達，其唯一已知的功能是促進分泌型IgA(SIgA)構成具有重要意義〔11〕。目前有關JCHAIN基因的研究多圍繞著SIgA進行，研究認為腫瘤復發與SIgA水平升高有關，這表明腫瘤可能存在特定的分泌反應，認為SIgA可用來區分有復發風險的腫瘤患者〔12～15〕。

新近的研究多從JCHAIN基因角度出發，認為該基因是許多實體和血液惡性腫瘤的標志性或預后因子。早期大腸癌和轉移性大腸癌之間存在128個重復差異基因表達，富集分析發現這些基因主要生物功能集中在免疫應答(IGJ、IGKC、IIGLJ3等)、細胞外基質相互作用和細胞信號傳導等方面，表明免疫反應在結直腸癌預后中有重要的調節作用〔16〕。在被B/P的標記的乳腺癌和皮膚癌研究中觀察到一種或多種病理亞型，特別是血漿B細胞中含有高度富集的免疫球蛋白基因(IGKC、IGLJ3、IGJ)，且均與患者的預后相關〔17〕。而Cruz等〔19〕研究結果提示ID1、D3和IGJ基因的高表達與成人急性淋巴細胞白血病(B-ALL)的誘導治療完全緩解率低、總生存及無進展生存時間縮短有關。該研究的結果與以上研究不一致，可能是選擇的瘤種、治療方案及臨床病理特征等不同導致，需進一步臨床研究驗證。以上研究提示JCHAIN是乳腺癌患者預后的標志之一，將來可用于臨床的相關評估。

本研究結果提示乳腺癌發生、發展與免疫反應間存在關聯。研究通過免疫組織化學方法檢測到IGKC和IGJ在早期肺癌、癌旁組織及晚期非小細胞肺癌(NSCLC)組織中表達水平逐漸升高，IGKC和IGJ是NSCLC發生發展中特征性轉錄生物標記物，表明體液免疫反應在NSCLC起重要作用〔20〕。馮建剛〔21〕研究0～5 Gy的60Co α射線劑量照射范圍內，人淋巴細胞株中JCHAIN基因表達量隨照射劑量的增加而增加。出現上述結果可能是腫瘤發生發展過程抑制了漿細胞產生SIgA，或抑制了唾液腺細胞的免疫球蛋白轉運機制〔15〕，JCHAIN基因轉錄水平上的差異表達可作為疾病動態監測標志物，具有進一步研究的必要性。這也是選擇JCHAIN作為評價乳腺癌患者免疫能力的候選生物標志物的原因。

本研究存在一定的局限性，由于這項研究的病例資料僅來自TCGA數據庫中的人群，因此除基因表達特征及其相關表型標記表達水平差異以外，研究結果還可能受其他因素影響，如患者的種族、治療和預后等。此外，還需要進行更多的臨床研究，包括納入更多患者，進而確證JCHAIN可能作為乳腺癌預后指標。盡管有上述限制，JCHAIN基因在乳腺癌發生發展中仍具有進一步研究的價值。