基于TCGA数据库筛查食管癌术后疾病进展的细胞凋亡相关基因及预测模型的构建与验证

王荣华; 廖泽飞; 王耿杰; 张乐

doi:10.13730/j.issn.2097-2148.2025.09.007

摘要：目的基于癌症基因组图谱(the cancer genome atlas,TCGA)数据库筛查食管癌术后疾病进展的细胞凋亡相关基因,构建食管癌术后疾病进展的预测模型,并验证预测模型的价值.方法从TCGA数据库中获得食管癌肿瘤组织与正常组织的基因表达数据及患者术后疾病进展情况,并筛选出食管癌肿瘤组织与正常组织表达存在差异的细胞凋亡相关基因;利用最小绝对值收缩和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)回归及Cox回归筛选与食管癌术后进展相关的关键细胞凋亡基因,构建疾病进展风险模型,并通过Kaplan-Meier生存曲线、风险曲线、受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线分析模型的有效性和准确性.然后纳入作者医院47例食管癌患者进行验证.结果从TCGA数据库中获取食管癌肿瘤组织样本81份,正常食管组织26份,获取了食管癌肿瘤组织与正常食管组织差异表达的细胞凋亡相关基因33个.Cox回归分析筛选出29个[半胱天冬酶1(Caspase-1,CASP1)、CASP3、CASP4、CASP5、CASP6、CASP8、CASP9、成孔蛋白家族 A(Gasdermin A,GSDMA)、GSDMB、GSDMC、GSDMD、GSDME、白细胞介素 18(interleukin 18,IL-18)、IL-1B、含 CARD 结构域的 NLR 家族蛋白 4(NLR family CARD domain-containing protein 4,NLRC4)、含 PYRIN 结构域的 NLR 家族蛋白 1(NLR family pyrin domain-containing 1,NLRP1)、NLRP2、NLRP3、NLRP7、含核苷酸结合寡聚化结构域蛋白 1(nucleotide-binding oligomerization domain-con-taining protein 1,NOD1)、磷脂酶Cγ1(phospholipase C gamma 1,PLCG1)、环磷酸腺苷激活的蛋白激酶催化亚基a(pro-tein kinase cAMP-activated catalytic subunit alpha,PRKACA)、含 PYD 和 CARD 结构域的蛋白(PYD and CARD do-main-containing protein,PYCARD)、SR 相关的 CTD 相关因子 11(SR-related CTD-associated factor 11,SCAF11)、中性粒细胞弹性蛋白酶(neutrophil elastase,ELANE)、IL-6、NLRP6、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)、谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)]与食管癌患者术后疾病进展相关的细胞凋亡相关基因;通过LASSO回归,筛选出与食管癌患者术后疾病进展最相关的15个细胞凋亡相关基因(CASP3、GSDMB、GSDMC、NLRC4、NLRP3、NL-RP7、NOD1、PLCG1、PRKACA、SCAF11、ELANE、IL-6、NLRP6、TNF、GPX4),其中 11 个基因(IL-6、CASP3、GSDMB、GSDMC、NLRC4、NLRP3、NLRP7、NOD1、PLCG1、PRKACA、SCAF11)为风险基因,4 个基因(ELANE、NLRP6、TNF、GPX4)为保护基因;Kaplan-Meier曲线分析显示,高风险组患者总生存时间均低于低风险组(P＜0.05);ROC曲线分析显示,该预测模型预测食管癌术后疾病进展风险的曲线下面积(area under the curve,AUC)为0.773(95％CI:0.633～0.879);风险曲线分析显示,随着风险得分的升高,高风险组患者生存时间较低风险组减少更明显,死亡病例数也增多.纳入47例食管癌患者对模型预测效能进行进一步验证,结果显示该预测模型AUC为0.754(95％CI:0.611～0.864).结论基于细胞凋亡相关基因构建的食管癌术后疾病进展风险预测模型可有效预测食管癌患者术后疾病进展风险,在后期的临床实践中或可用于食管癌术后疾病进展高危患者的识别和治疗指导.