4+分结合特定通路综合讨论预后价值

Expression Profile and Prognostic Values of HOXA Family Members in Laryngeal Squamous Cell Cancer

HOXA家族成员在喉鳞状细胞癌中的表达谱及预后价值

一.研究背景

包含11个成员的HOXA gene family广泛参与人类癌症的生物学功能。但是，目前少有关于HOXA基因在喉鳞状细胞癌（LSCC）中的表达谱和预后价值的研究。因此，作者基于TCGA数据库和综合的生物信息学分析，评估了HOXA家族成员的表达谱和预后价值。

二.分析流程

三.结果解读

1.HOXA成员在LSCC组织中的表达情况

首先作者使用Perl软件处理了来自TCGA的111个LSCC样品和12个正常对照样品的HOXA成员（HOXA 1 – 13）的mRNA表达数据。

然后用corrplot包计算了HOXA家族基因的Pearson相关性，来评估了这些基因的相关性。从结果可以发现，HOXA家族基因间呈现显著的相关性（图1）。

图1.HOXA家庭成员之间的相关性

作者随后通过limma包分析差异表达的HOXA成员，并用pheatmap包进行可视化（图2A）。

HOXA成员在LSCC与对照组织的表达情况对比发现（图2B）：

• TCGA-LSCC中HOXA2和HOXA4的表达显著下调；
• 而HOXA7，HOXA9，HOXA10，HOXA11和HOXA13的表达显著上调；
• HOXA1，HOXA3，HOXA5和HOXA6的表达没有显著差异。

图2.LSCC中HOXA成员的表达谱

2.LSCC中HOXA表达与甲基化的相关性

基因启动子区域的甲基化是影响癌症发展过程中基因表达的最常见机制之一。接着呢，作者将上述鉴定的7个差异表达的HOXA成员与甲基化的水平作相关分析。

Pearson相关性分析的分析结果表明，7个差异表达的HOXA成员中的6个（HOXA4，HOXA7，HOXA9，HOXA10，HOXA11和HOXA13）与甲基化水平呈负相关。

在评估的HOXA2启动子区的32个CG位点中有5个与HOXA2表达负相关（图3）。上述结果表明LSCC中HOXA成员的表达与甲基化水平呈负相关。

图3.甲基化水平与HOXA2表达之间的Pearson相关性

3.LSCC中HOXA成员的预后价值

作者接着对HOXA成员的预后价值进行了探究。

首先，通过单变量Cox比例风险回归分析评估7个差异表达的HOXA成员的预测能力和临床特征。结果表明，3个HOXA成员（HOXA10，HOXA11和HOXA13）的高表达以及M期和男性的临床特征可能提示LSCC患者预后不良（表1）。

然后，使用多变量Cox比例风险回归分析评估HOXA10，HOXA11和HOXA13的独立预后价值。图4森林图结果表明，HOXA10，HOXA11和HOXA13的表达以及临床特征（M期和性别）是LSCC预后的独立预后生物标志物。

表1.LSCC中HOXA成员的单变量Cox分析和临床特征

图4.重要预后因素的多元Cox回归分析结果的森林图

4.TIIC与HOXA成员之间的关联

考虑到越来越多的证据表明免疫学特征与癌症预后之间的关联，作者借助TIMER数据库进一步探讨TIICs（肿瘤免疫浸润细胞）与HOXA成员之间的相关性。

图5第一列图显示了HOXA成员表达抗肿瘤纯度的散点图。在LSCC组织中高表达的HOXA7，HOXA10和HOXA13与肿瘤纯度呈弱的正相关关系。不过，TIICs和HOXA成员之间没有显著相关性。

图5.LSCC中的肿瘤浸润免疫细胞与HOXA成员之间的相关性

5.HOXA成员对LSCC致癌作用的潜在机制

为了探究HOXA成员影响LSCC的潜在生物学机制，作者对其中差异表达的HOXA成员中3个具有预后价值的成员（HOXA10，HOXA11和HOXA13）进行GSEA（基因集富集分析）。

GSEA结果表明：

• HOXA10高表达时，“ WNT信号传导通路”，“癌症通路”，“基底细胞癌”，“细胞周期”，“错配修复”和“ DNA复制”等通路（图6A）显著富集；
• HOXA11高表达时，“ DNA复制”，“错配修复”和“核苷酸切除修复”显著富集（图6B）；
• HOXA13高表达时，“WNT信号通路”显著富集（图6C）。

图6.显著差异表达的HOXA成员的GSEA分析和功能注释

小结

作者利用TCGA公共数据库，然后通过综合的生物信息学分析。先是评估了HOXA家族成员的表达谱和预后价值。随后探究HOXA家族成员启动子区域甲基化水平与HOXA表达水平的关联，然后借助TIMER数据库评估HOXA家族成员和TIICs之间的相关性。最后进行了GSEA，来探索HOXA成员调控LSCC的潜在机制。总的来说，这项研究对HOXA所有成员进行了较全面的分析，为进一步研究HOXA家族调控LSCC的详细通路和机制提供新的见解。