胰腺癌细胞的异质性和肿瘤细胞分子亚型鉴定:基于CEACAM5、LGALS1和CENPF基因表达

摘要

目的探讨胰腺癌的异质性和肿瘤细胞分子亚型鉴定新方法,鉴定胰腺癌发展过程中的特征基因。方法分析GSE155698数据集中16例胰腺癌组织单细胞测序数据,初步聚类后,根据各细胞EPCAM基因的表达情况分离胰腺癌细胞,再聚类、分群后鉴定特征基因,进行通路GO和KEGG通路富集分析,并进行拟时序分析。提取癌症基因组图谱179例胰腺癌患者和正常胰腺组织基因表达库中171例正常人基因表达数据、临床信息及预后情况,结合人类蛋白表达图谱蛋白表达情况对各亚型关键基因进行验证。最后通过细胞功能实验验证CEACAM5、LGALS1、CENPF对胰腺癌细胞的增殖、侵袭与迁移等功能的影响。结果对16例胰腺癌样本48570个细胞进行分析后发现,细胞总共被聚类为22群,其中包含5群胰腺癌细胞。这些胰腺癌细胞被分为3群:亚型1、亚型2和亚型3,分别具有完全不同的基因表达模式和功能。亚型1胰腺癌细胞的特征基因主要富集于蛋白代谢过程的负调节、铁死亡和抗原提呈相关通路;亚型2胰腺癌细胞的特征基因主要于肽合成过程、翻译和核糖体相关通路;亚型3胰腺癌细胞的特征基因主要富集于ATP代谢过程、糖酵解/葡萄糖生成和细胞周期相关通路。亚型2和亚型3可能是由亚型1发展而来,亚型3可能是胰腺癌细胞发育的最终状态。各亚型的关键特征基因CEACAM5、LGALS1、CENPF的表达情况也在发育轨迹中展现了不同状态。基因和蛋白表达层面均显示各亚型的关键特征基因CEACAM5、LGALS1、CENPF在胰腺癌中高表达,且与患者的不良预后相关,当下调CEACAM5、LGALS1、CENPF的表达后,胰腺癌细胞的增殖(P<0.05)、迁移(P<0.05)和侵袭(P<0.05)能力均被抑制。结论胰腺癌细胞有较强的异质性,基于CEACAM5、LGALS1、CENPF基因表达可鉴定肿瘤细胞发展过程中的不同分子亚型,且影响胰腺癌细胞的增殖、侵袭和转移。