CN115572769A - 用于肝癌患者良性预后预测的基因标志物组合 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于肝癌患者良性预后预测的基因标志物组合,包括下列基因:GJA4、TPM2、MFGE8、ACTA2、MYL9、CALD1、COL1A1和COL1A2。通过比较肿瘤和正常样本之间细胞成分的变化,发现成纤维细胞亚群C15细胞群和C19细胞群在肝脏肿瘤组织中发生了显著扩增,其中C15细胞群的特异性基因集合可以作为预测肝癌预后的生物标志物,对可用于预后判断的有效生物标志物的开发及肝癌治疗策略的选择具有指导意义。
Description
技术领域
本发明涉及生物信息及生物医药领域,具体地,本发明涉及用于肝癌患者良性预后预测的基因标志物组合。
背景技术
肝癌是临床常见且预后较差的一类恶性肿瘤,除了早期的手术干预,晚期肝癌的治疗手段非常有限,靶向药物的治疗效果也并不令人满意。其中一部分原因是由于肝癌组织具有较高的异质性,除了肿瘤细胞以外,还存在大量的肿瘤微环境细胞参与肿瘤的发生与进展,并且由于微环境组成成分复杂,其对肿瘤细胞的作用机制尚未完全明确。
近年,随着单细胞测序技术的快速发展,对同一类型细胞进行不同亚群的划分并对其相应的功能进行深入研究成为可能。在单细胞水平对肝脏肿瘤组织和正常肝脏组织的细胞成分进行比对分析,可以明确各类微环境细胞的动态变化及生物学意义,对于指导肝癌的治疗与预后判断具有重要意义。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题至少之一。
本发明利用生物信息学的方法,发明人对Gene Expression Omnibus (GEO)数据库中的肝脏肿瘤组织与正常肝脏组织的单细胞测序数据进行整合分析,系统比对细胞成分变化、寻找细胞类群的特征性基因、判断特定细胞类群与患者预后的关系,最终为指导肝癌治疗策略和肝癌预后生物标志物的选择提供指导。
发明人通过整合正常肝脏与肝脏肿瘤组织的单细胞测序数据,系统比较肿瘤和正常样本之间细胞成分的变化,发现两个成纤维细胞亚群(C15, C19)在肝脏肿瘤组织中发生了显著扩增(图1),推测其与肿瘤的发生发展密切相关,且C15细胞群尚未有过相关报道,功能不明确。通过进一步分析C15细胞群的基因特征(图2)及其特征性基因集合与患者生存时间的关系,发明人认为C15是一群与肝癌患者良性预后相关的细胞,且其特征性基因集合可用于预测肝癌患者生存时间(图3)。
因此,本发明提供了用于肝癌患者预后预测的基因集合,使用该基因集合可以进行预后评价,以及可以反映肝癌良性预后的细胞类群。本发明为研究肿瘤微环境与肿瘤发展的关系,以及肝脏肿瘤的治疗策略提供了更多见解,为开发有效的生物标志物提供新的思路。
为此,在本发明的一个方面,本发明提出了一组用于预测肝癌预后的生物标志物组合。根据本发明的实施例,包括下列全部基因表达的蛋白或mRNA:GJA4、TPM2、MFGE8、ACTA2、MYL9、CALD1、COL1A1和COL1A2。
在本发明的又一个方面,本发明提出了一种评估肝癌预后效果的方法。根据本发明的实施例,基于前面所述的生物标志物,确定肝癌患者的预后效果。
在本发明的又一个方面,本发明提出了检测前面所述的生物标志物的试剂在制备预测肝癌预后的产品中的用途。
在本发明的又一个方面,本发明提出了一种预测肝癌预后的产品。根据本发明的实施例,所述产品包括检测前面所述的生物标志物的试剂。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是根据本发明实施例的在单细胞水平解析得到的各类群细胞的组织来源(正常肝脏组织及肝脏肿瘤组织)占比情况图;
图2是根据本发明实施例的反映C15细胞群特征的各基因在C15及C19细胞群表达情况的小提琴图;
图3是根据本发明实施例的Geneset Score在肝癌患者生存期预测的应用。
具体实施方式
为此,在本发明的一个方面,本发明提出了一组用于预测肝癌预后的生物标志物组合。根据本发明的实施例,所述生物标志物组合包括下列全部基因表达的蛋白或mRNA:GJA4、 TPM2、 MFGE8、ACTA2、MYL9、CALD1、COL1A1和COL1A2。
在本发明的又一个方面,本发明提出了一种评估肝癌预后效果的方法。根据本发明的实施例,基于前面所述的生物标志物,确定肝癌患者的预后效果。
根据本发明的实施例,上述评估肝癌预后效果的方法还可以进一步包括如下附加技术特征至少之一:
根据本发明的实施例,基于前面所述的生物标志物,确定肝癌患者的预后效果,是通过如下方式进行的:确定肝癌组织中的GJA4、TPM2、MFGE8、ACTA2、MYL9和CALD1的mRNA表达量的第一和;确定肝癌组织中的COL1A1和COL1A2的mRNA表达量的第二和;通过所述第一和与所述第二和的差,确定得分;其中,所述得分大于110是肝癌患者预后良好的指示。
根据本发明的实施例,所述得分大于113,是肝癌患者预后良好的指示。
根据本发明的具体实施例,所述得分大于113.36570,是肝癌患者预后良好的指示。
需要说明的是,所述“得分”即为实施例中的“Geneset Score”。得分(GenesetScore)高的患者生存时间更长。
根据本发明的实施例,所述肝癌患者的肝组织中C15细胞群的出现,是肝癌患者预后良好的指示。
根据本发明的实施例,所述预后良好是指患者的5年生存率为55.6%,中位生存时间为6.72年。
根据本发明的实施例,所述mRNA表达量是通过RNA-Seq测序得到的。
在本发明的又一个方面,本发明提出了检测前面所述的生物标志物的试剂在制备预测肝癌预后的产品中的用途。
根据本发明的实施例,所述试剂包括扩增GJA4、TPM2、MFGE8、ACTA2、MYL9、CALD1、COL1A1和COL1A2的引物、探针或抗体。
在本发明的又一个方面,本发明提出了一种预测肝癌预后的产品。根据本发明的实施例,所述产品包括检测前面所述的生物标志物的试剂。
根据本发明的实施例,上述预测肝癌预后的产品还可以进一步包括如下附加技术特征至少之一:
根据本发明的实施例,所述试剂包括扩增GJA4, TPM2, MFGE8, ACTA2, MYL9,CALD1, COL1A1和COL1A2的引物、探针或抗体。
根据本发明的实施例,所述产品包括芯片、试剂盒。
根据本发明的实施例,所述试剂盒包括qPCR试剂盒、免疫印迹检测试剂盒、免疫层析检测试剂盒、流式细胞分析试剂盒、免疫组化检测试剂盒、ELISA试剂盒和电化学发光检测试剂盒。
根据本发明的实施例,所述试剂盒还包括用于预测肝癌预后的说明书。
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解,下面的实施例仅用于说明本发明,而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
绘制正常肝脏组织与肝脏肿瘤组织的单细胞整合图谱,比较各类细胞的比例变化。
具体方法如下:
1.从GEO数据库下载编号为GSE115469 和 GSE125449的基因表达数据,分别包括8439个正常人肝脏组织细胞(5例样本)和9946个人肝癌组织细胞(19例样本)的单细胞基因表达矩阵;
2.使用Seurat R软件包导入数据,使用SCTransform函数对两组数据进行标准化,以去除不同批次数据间的误差。整合两部分数据获得新的基因表达矩阵,用于后续的分析;
3.使用高变异基因进行主成分分析(PCA),并选择前40个主要成分进行SNN聚类分析;
4.根据已知的细胞类型特征性基因对上述细胞类群进行注释;
5.对各类群细胞的样本来源进行统计分析,按照样本来源的比例绘制堆积图,以解析肿瘤组织中组成成分变化较大的细胞类群。
结果如图1所示,在各群细胞中,肿瘤或正常肝脏组织来源的细胞占比情况,可以看到肿瘤组织占比最高的非实质细胞类群为C15和C19,根据已知的细胞类型特征性基因注释判定C15和C19细胞均为成纤维细胞。其中,C15细胞群在正常组织中几乎不存在,但在肿瘤组织中发生了显著扩增,其生物学意义尚属未知。
实施例2
C15细胞群特征性基因集合鉴定。
1.进一步地,为了寻找C15细胞群特征性的基因集合,使用Seurat R软件包对两群细胞进行差异表达基因分析,基因差异表达的统计检验方法为似然比检验,控制p值family-wise error rate (FWER)后显著性水平为5%实现多重假设检验校正;
2.使用对数标准化后的基因表达短标记序列(Unique Molecular Identifiers,UMI)数量值,对C15较C19的差异表达基因集合进行小提琴图绘制。
结果如图2所示,C15细胞群的基因特征为高表达GJA4, TPM2, MFGE8, ACTA2,MYL9, CALD1等基因,同时较C19细胞群低表达COL1A1, COL1A2等基因。图2中的A、图2中的B分别显示C15细胞群高、低表达基因在C15和C19两群细胞中的表达情况。
实施例3
使用Geneset Score对C15细胞群进行功能预测。
1.为了在组织测序数据中排除C19细胞群的影响,更好的反映C15细胞群的权重,提出Geneset Score,即用C15较C19高表达基因的表达水平减去C19相对高表达基因的表达水平,用以表征C15细胞群在组织中的含量: Geneset Score = Expression of GJA4 +Expression of TPM2 + Expression of MFGE8 + Expression of ACTA2 + Expressionof MYL9 + Expression of CALD1 - Expression of COL1A1 - Expression of COL1A2(其中,“Geneset Score”表示得分,“Expression”表示基因表达量,例如“Expression ofGJA4”表示GJA4这个基因的表达量)。
2.从Genomic Data Commons (GDC, https://portal.gdc.cancer.gov/)数据库下载TCGA肝癌(LIHC)患者肿瘤(n = 368)及癌旁组织(n = 50)的基因表达数据及患者生存时长资料,所述基因表达数据为RNA-Seq测序得到的基因表达的Log2(RSEM)值;
3.以Geneset Score的中位数(113.3657)为阈值,评估Geneset Score高或低表达与患者生存时间的关系,绘制Kaplan-Meier生存曲线,使用对数秩检验评估统计学差异;
结果如图3所示,图3为Geneset Score表达水平高或低的患者生存曲线,GenesetScore高的患者生存时间更长。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (14)
1.一组用于预测肝癌预后的生物标志物组合,其特征在于,包括下列全部基因表达的蛋白或mRNA:GJA4、TPM2、MFGE8、ACTA2、MYL9、CALD1、COL1A1和COL1A2。
2.一种评估肝癌预后效果的方法,其特征在于,基于权利要求1所述的生物标志物组合,确定肝癌患者的预后效果。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,基于权利要求1所述的生物标志物组合,确定肝癌患者的预后效果,是通过如下方式进行的:
确定肝癌组织中GJA4、TPM2、MFGE8、ACTA2、MYL9和CALD1的mRNA表达量的第一和;
确定肝癌组织中COL1A1和COL1A2的mRNA表达量的第二和;
通过所述第一和与所述第二和的差,确定得分;
其中,所述得分大于110,是肝癌患者预后良好的指示。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述得分大于113,是肝癌患者预后良好的指示。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述得分大于113.36570,是肝癌患者预后良好的指示。
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述预后良好是指患者的5年生存率为55.6%,中位生存时间为6.72年。
7.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述mRNA表达量是通过RNA-Seq测序得到的。
8.检测权利要求1所述的生物标志物组合的试剂在制备预测肝癌预后的产品中的用途。
9.根据权利要求8所述的用途,其特征在于,所述试剂包括扩增GJA4、TPM2、MFGE8、ACTA2、MYL9、CALD1、COL1A1和COL1A2的引物、探针或抗体。
10.一种预测肝癌预后的产品,其特征在于,所述产品包括检测权利要求1所述的生物标志物组合的试剂。
11.根据权利要求10所述的产品,其特征在于,所述试剂包括扩增GJA4, TPM2, MFGE8,ACTA2, MYL9, CALD1, COL1A1和COL1A2的引物、探针或抗体。
12.根据权利要求10所述的产品,其特征在于,所述产品包括芯片、试剂盒。
13.根据权利要求12所述的产品,其特征在于,所述试剂盒包括qPCR试剂盒、免疫印迹检测试剂盒、免疫层析检测试剂盒、流式细胞分析试剂盒、免疫组化检测试剂盒、ELISA试剂盒和电化学发光检测试剂盒。
14.根据权利要求12所述的产品,其特征在于,所述试剂盒还包括用于预测肝癌预后的说明书。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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