SMARCAD1对胃癌患者的预后价值及其功能的生物信息学分析

曹会 沈赟 张玮 谢怡萍

摘要：目的：利用生物信息学分析SMARCAD1与胃癌患者预后之间的关系，并预测其是否参与胃癌的发生发展及其所涉及的功能。方法：从GEO数据库中下载表达谱基因芯片数据GSE84437（包含433例胃癌样本），利用R编程软件分析绘制患者的生存曲线并筛选出SMARCAD1差异表达的样本，获得其中差异表达基因且绘制出聚类分析热图和火山图;利用METASCAPE进行GO功能富集;利用STRING构建目的基因蛋白互作网络。结果：通过R编程软件分析高表达SMARCAD1的患者总体生存率和无进展生存率均高于低表达组，独立预后分析和临床相关性分析结果显示SMARCAD1可独立于其他临床因素影响胃癌患者的预后，且对于胃癌是一个低风险因子;GO功能富集分析发现和SMARCAD1相關的差异表达基因主要和细胞外基质组织、白细胞迁移等活动有关。结论：高表达SMARCAD1的胃癌患者预后较好，SMARCAD1的表达可能是胃癌患者生存时间增加的预测因子。此外，SMARCAD1可能通过介导DNA损伤修复及基因组稳定在胃癌的发生发展中发挥重要作用，并有望成为判断胃癌患者预后的重要的生物学指标。

关键词：SMARCAD1;胃癌;生物信息学分析;预后

【中图分类号】R246.5 【文献标识码】A 【文章编号】1673-9026（2021）03-060-02

胃癌死亡率在全球癌症中排名第三位，其发病率也位于前列，在中国每年有近46万人被确诊，发病率居所有恶性肿瘤的第3位[1]。胃癌早期通常无症状或伴有非特异性症状，大约80%的患者被确诊时已为晚期[2]，患者预后较差，平均5年生存率不到20%[3]。因此其早期筛查诊断是提高胃癌患者生存率和预后的重要保障[4]。

目前SMARCAD1与胃癌的关系研究较少，本文旨在通过生物信息学分析其对于胃癌的预后价值，并浅析其在胃癌发生发展中的相关作用，为胃癌的诊断、治疗及预后监测提供新的靶点。本研究局限于现有的数据库信息，缺乏实验验证支撑，因此后期还需要进行相关基础及临床研究。

1.材料和方法

1.1生存分析

利用Kaplan-Meier Plotter （http：//www.kmplot.coml）分析高/低表达SMARCAD1胃癌患者的生存情况。

1.2基因芯片数据

GEO数据库是一个主要由微阵列研究产生的公共数据库，来自美国国立生物技术信息中心（NationalInstitutes of Health，Bethesda，MD，USA） [5]。从GEO上下载基因芯片GSE84437的数据，该芯片含有433个临床标冻的基因表达谱数据，全为胃癌组织。

1.3 GO功能富集分析及蛋白互作（ppI）网络构建

利用METASCAPE（https：//metascape.org）对81个差异表达基因进行GO功能富集，从生物过程、细胞成分和分子功能三个方面对其分析。STRING （http：//string-db.org/）是一种含有己知及预测的蛋白质相互作用关系的数据库，用于构建蛋白互作网络。

2 结果

2.1 SMARCAD1的选择

利用Kaplan-Meier Plotter （http：//www.kmplot.coml）分析高/低表达SMARCAD1患者的总体生存率，结果显示高表达SMARCAD1的病人的总体生存率显著高于低表达组（图1）;无进展生存率结果和总体生存率一致。因此初步猜想SMARCAD1可能和胃癌患者的预后生存相关。

2.2 生存分析

为进一步研究SMARCAD1和胃癌患者预后相关性，从GEO数据中获取数据集GSE84437，利用R编程软件校正数据后绘制生存率曲线，结果和Kaplan-Meier Plotter分析一致，高表达SMARCAD1的患者总体生存率显著高于低表达组（图2），该结果进一步验证了之前的猜想。

2.3 独立预后分析

利用R编程软件（http：//www.r-project.org）分析SMARCAD1、年龄、性别、T分期、N分期与生存时间和生存状态之间的关系。结果显示无论是单因素还是多因素独立预后分析，SMARCAD1的P值都小于0.05（图3AB），表明其可以独立于其他因素影响胃癌患者的预后，同时其Hazard ratio值在两种预后分析中都小于1，而其他临床因素Hazard ratio值都大于1，表明SMARCAD1对于胃癌是低风险因素，其表达水平越高，胃癌发生的风险越低。

2.4 临床相关性分析

将样本按年龄分组，利用R编程软件分析显示≤65岁的组中SMARCAD1表达水平显著高于>65岁组（图4A），提示SMARCAD1的表达水平可能随着年龄增长下降进一步增加了胃癌发生的风险。

SMARCAD1和性别之间的分析显示男性和女性患者胃癌细胞中SMARCAD1的表达没有显著性差异（图4B）;SMARCAD1在N分期中除了N1和N2，其他各期之间都有显著性差异（图4C）;在T分期中，SMARCAD1在T3和T4期中的表达无明显变化，其他各期之间表达水平具有显著性差异（图4D）。这提示SMARCAD1的表达水平会随着胃癌的进展发生改变，其可能通过某种机制在胃癌发生发展中发挥一定作用。

2.5 差异表达基因及其热图、火山图

根据SMARCAD1的表达水平中位值，|logFc|>0.5，adj.P.Val<0.05，利用R编程软件将样本进行分组，筛选出SMARCAD1表达水平具有显著性差异的样本，然后筛选出这些样本中差异表达基因，并生成其聚类分析热图（图5A）、火山图（图5B）。

2.6 GO功能富集和PPI蛋白网络构建

使用在线分析数据库Metascape进一步对筛选出具有差异表达的基因进行GO功能富集和PPI蛋白网络构建，结果显示：生物过程：主要富集在细胞外基质组织、白细胞迁移、细胞-基质粘附等;细胞成分：主要富集在细胞外基质、细胞投影膜等;分子功能：主要富集在细胞外基质结构成分、趋化因子受体结合、钙离子结合等。同时使用STRING构建蛋白功能网络，显示有10个功能蛋白和SMARCAD1相互作用，其中有3个蛋白已经被证明与胃癌发生发展相关。

3讨论

胃癌是世界范围内威胁人类健康的重要疾病之一，近年来胃癌发病率明显升高且呈年轻化趋势，一经诊断多属于进展期胃癌或伴有远处转移，从而导致患者的死亡率较高、预后较差。生物信息学分析是研究恶性肿瘤发病机制及筛选潜在诊断标志物和治疗靶点的有力研究工具，主要包括基因功能注释、芯片表达谱及基因互作网络等[5]。

本研究主要利用生物信息学数据库分析了SMARCAD1和胃癌患者预后之间的关系，初步探索了其对胃癌发生发展可能产生的有关作用。通过对GEO数据库样本分析发现SMARCAD1表达水平低的患者总体生存率较差，提示预后不良，这与Kaplan-Meier Plotter网站生存分析结果一致。此外分析了SMARCAD1的独立预后和临床相关性，发现其可以独立于年龄、性别、T/N分期对胃癌患者的生存时间和生存状态产生影响，且Hazard ratio均小于1，表明其对于胃癌是一个低风险因素，即SMARCAD1的表达水平升高胃癌发生发展的风险降低。同时发现SMARCAD1的表达水平还和年龄、T/N分期有关，但由于缺乏相关临床实验数据无法具体分析他们之间的相关性。

为研究SMARCAD1和其他蛋白之间的功能关联，利用STRING构建SMARCAD1的蛋白互作网络，为研究其功能提供线索和依据。结果共有10个蛋白和SMARCAD1相互作用，经查询文献，发现其中DNA核酸酶/解旋酶2（DNA2）是一种保护基因组传输高保真度的多功能蛋白质，在DNA復制和修复过程中起着至关重要的作用。

综上所述，本研究通过利用生物信息分析的方法初步验证SMARCAD1对于胃癌是一个低风险因子，高表达SMARCAD1的患者总体生存率高于低表达患者，它的表达可能增加患者的生存时间，SMARCAD1可能成为监测胃癌患者预后的一个重要的生物学指标。同时GO富集和PPI网络构建说明SMARCAD1和细胞外基质的组织，白细胞迁移、细胞-基质粘附、DNA的损伤修复有关，这一发现可能为胃癌患者临床治疗发现新的靶点提供一定的理论依据。SMARCAD1在胃癌发生发展中的具体功能及其作用机制仍有待进一步研究证实。

参考文献

[1]RUI-MEI，FENG，YI-NAN，et al.Current cancer situation in China：good or bad news from the 2018 Global Cancer Statistics？ [J].Cancer communications （London，England），2019，

[2]HARTGRINK H H，JANSEN E，GRIEKEN N，et al.Gastric cancer [J].Lancet，2009，374（9688）：477-90.

[3]CORREA P.Gastric Cancer：Overview [J].Gastroenterology Clinics of North America，2013，

[4]STRONG V E.Progress in gastric cancer [J].Updates in Surgery，2018，1-3.

[5]王文尖，罗琼，覃世运，et al.三种microRNA在胃癌患者中的表达及临床意义 [J].中国免疫学杂志，2019，

1.江苏省疾病预防控制中心 食品与安全评价所 210009 2.镇江市第三人民医院 检验科 212000 3.昆山市第一人民医院检验科 215300