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基于GEO数据库分析源于滤泡性淋巴瘤的转化性弥漫大B细胞淋巴瘤的基因表达特点

发表时间:2023年04月07日阅读:760次 下载:227次 下载 手机版

作者: 张博宇 魏永长

作者单位: 武汉大学中南医院放化疗科(武汉 430071)

关键词: 转化性淋巴瘤 滤泡型淋巴瘤 基因 标志物 GEO数据库 生物信息学分析

DOI: 10.12173/j.issn.1004-4337.202301047

引用格式: 张博宇, 魏永长. 基于GEO数据库分析源于滤泡性淋巴瘤的转化性弥漫大B细胞淋巴瘤的基因表达特点[J]. 数理医药学杂志, 2023, 36(3): 177-184. DOI: 10.12173/j.issn.1004-4337.202301047

Zhang BY, Wei YC. An analysis about the gene expression characteristics of transformed diffuse large B-cell lymphoma derived from follicular lymphoma based on GEO database[J]. Journal of Mathematical Medicine, 2023, 36(3): 177-184. DOI: 10.12173/j.issn.1004-4337.202301047[Article in Chinese]

摘要| Abstract

目的  筛选出来自于滤泡性淋巴瘤的转化性弥漫大B细胞淋巴瘤(transforming follicular lymphoma,tFL)与滤泡性淋巴瘤(follicular lymphoma,FL)和弥漫大B细胞淋巴瘤(diffuse large B cell lymphoma,DLBCL)的差异表达基因并进行生物信息学分析,从而探究它们间的差异以及tFL发展的生物学过程,为后续实验寻找潜在靶点。

方法  利用GEO数据库筛选出tFL、FL、DLBCL的基因集,分析差异基因,进行GEO富集可视化分析、基因本体(Gene ontology,GO)富集分析、京都基因和基因组数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路分析。

结果  tFL与FL的基因集共找到11 388个差异表达基因,GO富集分析发现差异基因的功能主要集中在轴突生成、树突发育等;KEGG通路分析发现关键途径为轴突导向、Hippo信号通路等。而tFL与DLBCL共有17 216个差异表达基因,GO富集分析差异基因的功能主要集中在调节细胞发育、组蛋白的修饰等;KEGG通路分析发现关键途径为轴突导向、刺激神经组织的配体受体的交互作用等。

结论  tFL虽然形态学上与DLBCL相似,但从基因表达上看更接近FL。tFL与FL在形态上的差异,是对轴突、树突的发育调节及对细胞成分和细胞发育的调节等多方面共同作用的结果。

全文| Full-text

滤泡性淋巴瘤(follicular lymphoma,FL)是来源于滤泡生发中心细胞的惰性B细胞肿瘤。在西方国家FL约占所有非霍奇金淋巴瘤(non-hodgkin lymphoma,NHL)的50%,在中国FL约占NHL的13%。FL的组织学特征是低倍镜下肿瘤细胞明显的结节状生长。肿瘤性滤泡主要由不同比例的中心细胞和中心母细胞组成。中心细胞的核有裂沟,称为小核裂细胞 ;中心母细胞细胞大,核圆形或分叶状,称为无核裂细胞。免疫表型检测显示,FL的肿瘤细胞具有正常生发中心细胞的免疫表型,表达CD19、CD20、CD10和单克隆性表面免疫球蛋白。约90%病例的肿瘤细胞表达BCL2,而正常滤泡生发中心B细胞为BCL2阴性;几乎所有肿瘤细胞都表达BCL6。FL的特征性细胞遗传学改变是t(14;18),其结果是14号染色体上的lgH的基因和18号染色体上的BCL2基因拼接,导致BCL2基因的活化,以及BCL2蛋白的高表达,约85%的患者有骨髓累及,脾的白髓和肝脏的汇管区也常有肿瘤细胞浸润。在治疗上FL以保守治疗为主,化疗反应好,但不能治愈,病程长,反复复发或转化成侵袭性。转化型淋巴瘤(transformed lymphomas,TL)是各种低级别淋巴瘤转化的侵袭性更强的高级别淋巴瘤,这是一种较为常见的病理变化,且常伴随着一个侵袭性的临床过程,并导致预后较差。弥漫大B细胞淋巴瘤(diffuse large B cell lymphoma,DLBCL)是成人淋巴瘤中最常见的一种类型,肿瘤性大B淋巴细胞呈弥漫性生长,肿瘤细胞的核与正常组织细胞的核大小相近或大于组织细胞的核,在临床表现和预后等方面具有很大异质性,作为一种侵袭性NHL,DLBCL的自然病程相对较短,一定比例的患者可在接受恰当治疗后得到治愈。

此前已有研究发现来自滤泡型淋巴瘤转化的弥漫大B细胞淋巴瘤(transforming follicular lymphoma,tFL)在病理形态上与DLBCL相似,但在分子学上与DLBCL大相径庭。本研究利用GEO数据库中FL、tFL、DLBCL病例相关基因芯片,运用R Studio寻找差异表达基因并比较其在功能上的不同,从而从分子学角度了解FL、tFL与DLBCL的差异。

1 资料与方法

1.1 资料来源

基因表达综合(Gene expression omnibus,GEO)数据库是由美国国立生物技术信息中心NCBI于2000年创建的基因表达数据库,收录了世界各国研究机构提交的高通量基因表达数据。在GEO数据库中,以“transformed diffuse large B-cell lymphoma”为关键词进行检索,筛选出符合研究目的且使用同一平台(GPL570)检测的两组数据,下载数据集GSE81183及GSE86613,共有92个GSM,包括7个FL、44个tFL、41个DLBCL。考虑到两数据集来自同一检测平台,遂将两数据集合并,采用z-score标准化数据。

1.2 统计分析

首先将GSE81183中的42例tFL病例及GSE86613中的2例tFL病例(共44例tFL)作为实验组,7例FL样本作为对照组,进行差异基因分析。再以44例tFL病例作为对照组,GSE86613中的41例DLBCL病例作为实验组进行差异基因分析。最后对差异表达的基因进行GO功能、KEGG信号通路分析。

研究采用R Studio的limma包对基因表达数据进行差异分析[1-2]。以标准化数据中差异倍数(FC)≥1、P<0.05的基因为差异表达基因。利用clusterProfiler包对差异表达基因进行GO富集分析和KEGG通路分析[3]。

2 结果

2.1 差异表达基因分析

FL与tFL相比,上调基因共4 359个、下调基因共2 033个,部分差异显著的基因详见表1、图1。

将tFL作为对照组、DLBCL病例作为实验组分析基因的差异表达,上调基因共1 316个、下调基因共3 255个,部分显著差异表达基因详见表2、图2。        

2.2 基因本体富集分析

  • 表格1 FL与tFL的部分差异表达基因
    Table 1.Some differentially expressed genes between FL and tFL

  • 图1 FL与tFL的差异表达基因火山图
    Figure 1.Volcano map of differentially expressed genes between FL and tFL

  • 表格2 tFL与DLBCL部分差异表达基因
    Table 2.Some differentially expressed genes between tFL and DLBCL

通过GO分析发现FL与tFL的差异表达基因的功能主要集中在以下几个方面:轴突生成 (axonogenesis)、树突发育(dendrite development)、组蛋白修饰 (histone modification)、腺体发育(gland development)等,见图3。

  • 图2 tFL与DLBCL的差异表达基因火山图
    Figure 2.Volcano map of differentially expressed genes between tFL and DLBCL

  • 图3 FL与tFL差异表达基因的GO富集分析
    Figure 3.GO enrichment analysis of differentially expressed genes between FL and tFL
    注:BP(biological process),生物学过程;CC(cellular component),细胞成分;MF(molecular function),分子功能

而tFL与DLBCL的差异表达基因的功能则集中在调节细胞发育(regulation of cell development)、组蛋白的修饰(histone modification)、调节解剖学的大小(regulation of anatomical structure size)、细胞生长(cell growth)等,见图4。

  • 图4 tFL与DLBCL差异表达基因的GO富集分析
    Figure 4.GO enrichment analysis of differentially expressed genes between tFL and DLBCL
    注:BP(biological process),生物学过程;CC(cellular component),细胞成分;MF(molecular function),分子功能

2.3 KEGG通路分析

对tFL与FL的差异表达基因进行KEGG通路分析发现,其关键途径包括轴突导向(axon guidance)、Hippo信号通路(Hippo signaling pathway)、黏着斑(focal adhesion)等,见图5。

  • 图5 FL与tFL差异表达基因的KEGG分析
    Figure 5.KEGG analysis of differentially expressed genes between FL and tFL

tFL与DLBCL的差异表达基因的KEGG通路分析关键途径主要集中在轴突导向(axon guidance)、刺激神经组织的配体受体的交互作用(neuroactive ligand-receptor interaction)、调节细胞骨架(regulation of actin cytoskeleton)等,见图6。

  • 图6 tFL与DLBCL差异表达基因的KEGG分析
    Figure 6.KEGG analysis of differentially expressed genes between tFL and DLBCL

3 讨论

TL不仅可以发生于B细胞淋巴瘤,如FL、边缘区淋巴瘤和小淋巴细胞淋巴瘤/慢性淋巴细胞白血病[4],也可发生于T细胞淋巴瘤,如血管免疫母细胞性T细胞淋巴瘤向EB病毒阳性的DLBCL转化等[5]。有研究表明,TL的发生与EB病毒有关[6-7],而EBNA-1是其诱导淋巴细胞发生恶性转化的主要致病因子之一,在疾病的发展过程中起了重要的作用[8]。也有研究发现,EB病毒阳性低级别FL可转化为EB病毒阴性高级别B细胞淋巴瘤,同时伴有MYC和BCL2的重排[9]。此外,除了常见的发病部位,也有报道发生在罕见部位的病例,如下颌骨[10]。TL的发生也与肿瘤微环境中炎性细胞以及促炎性细胞因子的共同作用有关[11]。惰性淋巴瘤的转化多发生于FL,有研究表明滤泡性淋巴瘤的B细胞与免疫微环境的相互作用能够增加转化风险,这可能与Treg细胞的减少有关[12],且PD-1阳性的T细胞数量越少,转化风险越高[13]。

虽然FL相较于DLBCL较为惰性,有较长的生存期,但当其转化为侵袭性时,其恶性程度已然较高。1例以乳房多发性皮肤结节为首诊表现的tFL病例,予以R2+ICE方案(R2:利妥昔单抗+来那度胺,I:异环磷酰胺,C:卡铂,E:依托泊苷)进行化学治疗及对症支持治疗,患者出院后2个月死亡[14]。目前临床常用的治疗tFL的化疗方案依旧为R-CHOP方案,有研究显示tFL远期预后较DLBCL明显更差。一项对比tFL与原发DLBCL疗效的研究发现,转化组IPI评分及骨髓侵犯率高于原发组,均采用CHOP±R方案治疗6周期后,疗效差异无统计学意义,但两组无进展生存及总生存曲线差异有统计学意义,tFL预后较原发弥漫大B细胞淋巴瘤差[15]。

一项采用放射免疫治疗药物Zevalin治疗转化NHL的回顾性研究显示,患者的中位缓解时间可达36个月,2年的无疾病进展率为68%,总生存率90%,2年内无疾病相关死亡事件,主要不良反应事件为肝脏毒性和骨髓抑制[16]。另一项采用来那度胺联合利妥昔单抗治疗TL的研究显示,在9例tFL患者中,客观缓解率为56%,中位无疾病进展时间为4.3个月,中位生存期为11.5个月,认为来那度胺联合利妥昔单抗较为安全、耐受良好且能延长疾病缓解时间[17]。

由于发病率较低,关于tFL的研究纳入病例数均较少,缺少相关的临床试验来寻找更优的治疗方法。本文比较分析了FL与tFL及DLBCL的差异表达基因,以期为寻找tFL可能的靶点研究提供参考。

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