Fcγ受体3A在脑胶质瘤中的表达及临床意义

王旻凯，吴拥军，魏新亭

(1. 郑州大学第一附属医院神经外科，河南 郑州 450052；2.郑州大学公共卫生学院，河南 郑州 450001)

脑胶质瘤是人类中枢神经系统最常见的恶性肿瘤，WHO根据其组织病理学恶性程度将其分为Ⅰ～Ⅳ级[1]。目前对于胶质瘤的治疗方法较为有限，主要为安全范围内最大限度手术切除结合术后放化疗，而高级别胶质瘤患者在接受积极治疗后总生存期仍较短[2]。为了实现胶质瘤治疗的新突破，胶质瘤相关基因成为了近年来的研究热点[3-6]。

FCR受体3A(FCGR3A)又名CD16a，编码IgG受体Ⅲa的Fc段，该受体作为一种跨膜糖蛋白主要表达于自然杀伤细胞并参与多种免疫反应。使用GEPIA(http://gepia.cancer-pku.cn)对癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas，TCGA)数据库进行分析发现，FCGR3A在浸润性乳腺癌、肾透明细胞癌、胰腺癌、胃癌中相对表达量较正常对照组织显著增加，且高表达者预后较差，而FCGR3A在脑胶质瘤中的表达水平及生物学功能仍不清楚。本研究分析了FCGR3A在脑胶质瘤中的表达情况及生物学特性，并评估了FCGR3A相对表达量与肿瘤中免疫细胞浸润程度及肿瘤恶性进展的关系。

1 资料与方法

1.1 转录组数据及临床资料从中国脑胶质瘤基因组图谱(Chinese Glioma Genome Atlas，CGGA)数据库和TCGA数据库中分别纳入1 018例和668例脑胶质瘤患者，下载其mRNA测序数据以及临床资料，剔除平均相对表达量不足0.1的基因。CGGA数据库中共纳入1 018例患者，其中男601例，女417例；年龄8～79(43±12)岁；WHO分级Ⅱ级291例，Ⅲ级334例，Ⅳ级388例，分级不明5例；组织病理学诊断为星形细胞瘤389例，少突细胞瘤112例，少突星形细胞瘤124例，胶质母细胞瘤388例，分类不明5例。从TCGA数据库纳入668例，其中男345例，女270例，性别不详53例；年龄14～89(46±15)岁；WHO分级Ⅱ级247例，Ⅲ级260例，Ⅳ级160例，分级不明1例；组织病理学诊断为星形细胞瘤192例，少突细胞瘤188例，少突星形细胞瘤128例，胶质母细胞瘤160例。将患者根据其肿瘤组织病理学分类、胶质瘤亚型标准、WHO分级、异柠檬酸脱氢酶(iocitrate dehydrogenase，IDH)基因突变状态的不同进行分组，分析FCGR3A在不同分组中表达水平的差异。

1.2 生存分析CGGA数据库中937例患者随访资料完整，FCGR3A相对表达量中位数为3.228(0.394～6.504)；TCGA数据库中666例患者随访资料完整，FCGR3A相对表达量中位数为2.703(0.499～5.965)；将2个数据库中的患者依据FCGR3A相对表达量与其所在数据库该基因相对表达量中位数的关系归为高、低表达组，采用Kaplan-Meier法对高、低表达组患者的总生存期进行分析。通过单因素、多因素Cox回归分析影响脑胶质瘤患者生存的因素，并分析FCGR3A相对表达量对脑胶质瘤患者预后的影响。

1.3 基因功能富集分析使用R软件4.0.2(https://www.r-project.org/)进行分析，通过Pearson相关检验筛选与FCGR3A表达相关的基因，筛选条件为|r|>0.6，P<0.05。使用R软件clusterProfiler包对筛选得到的基因进行基因本体(gene ontology，GO)功能富集分析。

1.4 免疫细胞浸润分析采用Charoentong等[7]标记的28种免疫细胞对应基因集，分别对CGGA和TCGA的转录组数据使用R软件GSVA包进行免疫浸润程度评分，并分析FCGR3A相对表达量与肿瘤组织中免疫细胞浸润程度的关系。

2 结果

2.1 FCGR3A在脑胶质瘤中的表达结果CGGA数据库中，FCGR3A高表达于恶性程度最高的胶质母细胞瘤、间质型胶质瘤，相对表达量随肿瘤WHO分级升高而增加，且FCGR3A在恶性程度较高的IDH野生型胶质瘤中也呈现高表达(图1)。FCGR3A的上述表达特征在TCGA数据库中获得了相似的结果(图2)。

图1 FCGR3A在CGGA数据库不同分组中的表达情况

图2 FCGR3A在TCGA数据库不同分组中的表达情况

2.2 FCGR3A表达水平与脑胶质瘤患者总生存期的关系对生存资料完整的脑胶质瘤患者进行生存分析显示，CGGA和TCGA数据库中FCGR3A高表达组的患者累积生存率显著低于低表达组(图3)。对CGGA数据库中442例临床资料完整的初次手术病例进行单因素Cox回归分析显示，FCGR3A相对表达量、病理类型、WHO分级、年龄、术后化疗、IDH突变、1p/19q染色体共缺失、O6-甲基鸟嘌呤DNA甲基转移酶(O6-methylguanine DNA methyltransferase，MGMT)基因启动子甲基化影响患者的生存期(P均<0.05)，而性别和是否接受放疗并不是影响因素；多因素Cox回归分析显示，FCGR3A相对表达量、WHO分级，年龄、术后化疗、IDH基因突变、1p/19q共缺失是脑胶质瘤患者总生存期的独立影响因素(P均<0.05)。见表1。

图3 FCGR3A基因低表达和高表达组脑胶质瘤患者Kaplan-Meier生存曲线

表1 影响CGGA数据库中442例脑胶质瘤患者预后的Cox回归分析结果

2.3 基因功能富集结果使用Pearson相关检验筛选与FCGR3A表达相关的基因，筛选条件为|r|>0.6，P<0.05，分别从CGGA及TCGA数据库获得883和593个基因。GO分析显示，FCGR3A及其相关基因与中性粒细胞激活、中性粒细胞介导的免疫反应、T细胞激活、白细胞激活及增生、淋巴细胞激活等多种免疫活动密切相关。见图4。

图4 GO分析显示FCGR3A及其相关基因的生物学功能

2.4 FCGR3A表达与免疫细胞浸润在CGGA数据库中，FCGR3A相对表达量增加与胶质瘤组织中免疫细胞浸润总评分升高呈正相关(r=0.827，P<0.001)，与胶质瘤细胞纯度负相关(r=-0.791，P<0.001)。FCGR3A相对表达量与28种免疫细胞对应基因集的相关性分析热图显示，大多数类型的免疫细胞浸润程度与FCGR3A相对表达量呈显著正相关，在TCGA数据库中也获得了相似的结果。见图5。

3 讨论

本研究中，我们分析了来自CGGA数据库1 018例及TCGA数据库668例胶质瘤患者的临床资料和转录组数据，发现FCGR3A相对表达量随胶质瘤WHO分级升高而增加，在WHO Ⅳ级的胶质母细胞瘤中相对表达量最高。胶质瘤分子四亚型中，间质型胶质瘤侵袭性最强、预后最差[8]；IDH基因突变多出现于低级别胶质瘤及继发性胶质母细胞瘤中，预后较好[9]。我们的分析显示，FCGR3A高表达于高恶性程度的间质型胶质瘤及预后较差的IDH野生型胶质瘤中。对2种数据库中的患者分别进行生存分析显示，FCGR3A高表组的总生存时间较短，低表达组患者总生存期相对较长，结合Cox回归分析的结果，我们认为FCGR3A高表达是脑胶质瘤患者潜在的预后预测因子。

我们的研究发现，胶质瘤组织中FCGR3A相对表达量增加伴随着免疫细胞浸润程度升高及肿瘤细胞纯度的降低。肿瘤恶性进展的过程受免疫细胞浸润、细胞外基质改变、病理性血管生成等多种因素影响[10]。越来越多的证据表明肿瘤微环境在胶质瘤进展中起着不可或缺的作用，且肿瘤微环境中免疫细胞浸润程度可随着肿瘤恶性程度增加而升高[11-12]。既往研究表明，中性粒细胞和巨噬细胞浸润是判断胶质瘤患者预后不良的可靠指标[12]，且不同类型的浸润免疫细胞通过相互作用可促进胶质瘤形成抵抗治疗的稳态[13-14]。研究还发现胶质瘤细胞能产生许多细胞因子，有助于不同类型的免疫细胞向肿瘤内浸润，从而形成一个适宜肿瘤细胞生长的微环境，并在肿瘤的生长、复发和干预治疗等过程中发挥重要作用[11]。

通过对胶质瘤组织中与FCGR3A表达相关的基因进行功能富集分析，我们发现其参与多种免疫相关生物学过程，特别是中性粒细胞激活、中性粒细胞介导的免疫反应等生物学过程。在肿瘤微环境中，N2型中性粒细胞随着肿瘤发展逐渐增多，通过生成髓过氧化物酶和精氨酸酶，产生活性氧和活性氮从而抑制T细胞的抗肿瘤作用[15]。此外，中性粒细胞还能通过增加胶质母细胞瘤中的胶质瘤干细胞数量，促进肿瘤进展[16]。基于以上结果，我们认为FCGR3A基因所编码的膜蛋白作为一种膜受体，能够激活多种免疫反应，增加脑胶质瘤中的免疫细胞浸润程度并导致胶质瘤出现恶性进展。

综上所述，本研究结合转录组数据和临床资料，并对相关生物学功能进行分析，发现FCGR3A相对表达量与脑胶质瘤恶性程度相关。FCGR3A高表达是脑胶质瘤患者预后的独立危险因素，可作为脑胶质瘤患者预后的预测指标，可能成为潜在的治疗靶点。