BRCA1-Associated Protein Is a Potential Prognostic Biomarker and Is Correlated With Immune Infiltration in Liver Hepatocellular Carcinoma: A Pan-Cancer Analysis

BRCA1 相关蛋白是一种潜在的预后生物标志物，与肝细胞癌的免疫浸润相关：泛癌分析

BRAP 在人类泛癌中异常表达

首先，我们使用 GTEx 数据库分析了 31 个组织中的 BRAP 表达。如图所示图 1A，我们发现BRAP在睾丸组织中高表达，在胰腺、肝脏、胃等正常组织中低表达。此外，我们从 CCLE 数据库中下载了肿瘤细胞系的数据，并分析了 21 个肿瘤细胞中的 BRAP 表达。如图所示图 1B，我们发现BRAP在所有21种肿瘤细胞中均有表达。为了确定肿瘤和正常组织中 BRAP 表达的差异，使用 TCGA 数据库分析了 20 种癌症类型的不同肿瘤和正常组织中的 BRAP mRNA 水平。结果显示，BLCA、CHOL、COAD、ESCA、HNSC、KIRC、KIRP、LGG、LIHC、LUAD、LUSC、READ、STAD 和 THCA 中的 BRAP mRNA 水平显着高于正常组织。图 1C）。考虑到TCGA中正常样本数量较少，我们整合了GTEx数据库和TCGA数据库，分析了BRAP在27种癌症类型中的表达差异。我们发现 25 种肿瘤中 BRAP 的表达较高，包括 ACC、BLCA、BRCA、CESC、CHOL、COAD、ESCA、GBM、HNSC、KICH、KIRC、KIRP、LAML、LGG、LIHC、LUAD、LUSC、OV、PAAD、PRAD 、READ、SKCM、STAD、THCA 和 UCS 比在正常组织中（图 1D）。这些结果表明 BRAP 在人类泛癌中异常过表达。

BRAP 与人类泛癌中的 MMR 基因突变水平和 DNA 甲基转移酶相关

MMR是细胞中MMR的机制（Csiszar et al., 2019）。这种机制中关键基因的功能丧失会导致DNA复制错误无法修复，从而导致产生更高的体细胞突变和肿瘤发生（Georgakopoulos-Soares et al., 2020 ; McKinney et al., 2020））。为了评估 BRAP 在肿瘤发生中的作用，我们分析了 BRAP 表达与 MMR 基因突变水平之间的相关性。结果表明，BRAP 表达与人类泛癌中的五个 MMR 基因（MLH1、MSH2、MSH6、PMS2 和 EPCAM）突变水平显着相关，UCS 是一个例外。图 2A）。

DNA 甲基化是一种可以改变基因表达的表观遗传修饰（Kim 等人，2018 年；Masser 等人，2018 年；Tiffen 等人，2020 年）。DNA甲基化状态的改变是肿瘤发生的重要因素（Butler et al., 2020）。因此，我们接下来研究了 BRAP 表达与四种 DNA 甲基转移酶（DNMT1、DNMT2、DNMT3A 和 DNMT3B）表达之间的相关性。有趣的是，BRAP 的表达与人类泛癌中 DNMT1、DNMT2、DNMT3A 和 DNMT3B 的表达密切相关，而 UCS、TGCT 和 SARC 是例外。图 2B）。总之，有结果表明 BRAP 可能通过调节人类泛癌中的 DNA 损伤或甲基化状态来介导肿瘤发生。

BRAP 在人类泛癌中的预后潜力

我们接下来研究了 BRAP 表达是否与泛癌患者的预后相关。通过对 33 种癌症类型的单变量生存分析，我们发现 BRAP 表达影响 6 种癌症类型的患者 OS，包括 KICH、KIRC、KIRP、LIHC、MESO 和 THYM。图 3A）。此外，Kaplan-Meier 曲线显示 BRAP 表达增加与 KICH ( P = 0.0046, HR = 1.19)、KIRP ( P = 0.063, HR = 1.05)、LIHC ( P < 0.0001, HR = 1.1)、和 MESO（P = 0.00093，HR = 1.06）。KIRC ( P = 0.0015, HR = 0.97) 和 THYM ( P < 0.0001, HR = 0.8) 是例外情况，高水平的 BRAP 表现出更好的预后 (图 3B）。

此外，我们分析了 BRAP 表达与患者 DFI 的相关性，发现 BRAP 表达影响患者在三种癌症类型中的 DFI，包括 KIRP、LIHC 和 PRAD。图 4A）。Kaplan-Meier DFI 曲线显示，在 KIRP（ P = 0.00095，HR = 1.09）和 LIHC（P = 0.00099，HR = 1.06）和 PRAD（P = 0.0019，HR = 0.91）中，BRAP 表达增加与预后不良相关(图 4B）。同时，我们还分析了BRAP表达与患者PFI的关系。森林图显示 BRAP 表达影响患者在两种癌症类型中的 PFI，包括 ACC 和 LIHC（图 5A）。Kaplan-Meier PFI 曲线显示 BRAP 表达增加与 ACC（P = 0.0063，HR = 1.06）和 LIHC（P = 0.00025，HR = 1.07）的预后不良相关（图 5B）。总体而言，这些结果表明 BRAP 表达与许多癌症患者的预后密切相关，特别是在 LIHC 中，无论是 OS、DFI 还是 PFI。

BRAP 表达与免疫浸润和免疫检查点标志物相关

肿瘤浸润淋巴细胞被认为是前哨淋巴结状态和癌症患者预后的独立预测因子（Ohtani，2007；Azimi 等，2012）。因此，我们研究了 TIMER 数据库中 33 种癌症类型的 BRAP 表达是否与免疫浸润水平相关。结果显示，在COAD、KIRC和LIHC中，BRAP的表达与B细胞、CD4+T细胞、CD8+T细胞、树突状细胞、巨噬细胞和中性粒细胞6种浸润性免疫细胞显着相关。图 6A）。

鉴于 BRAP 表达与免疫浸润的关联，我们接下来研究 BRAP 表达与免疫检查点基因表达之间的相关性。我们选择了 40 多个常见的免疫检查点基因。有趣的是，我们发现在 LIHC 中，BRAP 的表达与 36 个免疫检查点标志物相关，如 CD200、TNFRSF14、TNFRSF4、CTLA4、CD28 等。图 6B）。总的来说，这些结果表明 BRAP 在 LIHC 的免疫浸润和免疫逃逸中起着至关重要的作用。

讨论

泛癌分析可以揭示肿瘤的异同，为癌症预防和治疗靶点的设计提供见解（Schaub et al., 2018）。近年来，许多研究聚焦于全基因组的泛癌分析，揭示与癌症发生、发展相关的突变、RNA改变和驱动基因，对癌症的早期诊断和发展具有重要意义。生物标志物（ICGC/TCGA Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes Consortium，2020 年；PCAWG Transcriptome Core Group，Calabrese 等人，2020 年；Rodriguez-Martin 等人，2020 年）。BRAP 是一种 ESCC 易感基因，在我们之前的研究中被确定在 ESCC 转移中起重要作用。赵等人，2017）。尽管 BRAP 在 ESCC 中得到了广泛的研究，但其在泛癌中的作用以及是否可以用作生物标志物仍然未知。在这项研究中，我们首先全面分析了人类泛癌中的 BRAP。我们发现 BRAP 在 25 种癌症中异常过表达，并且与 MMR 和 DNA 甲基化显着相关。此外，我们发现 BRAP 的高表达与 LIHC 的较差预后相关，无论是 OS、DFI 还是 PFI。此外，我们观察到 BRAP 表达与各种癌症中的免疫浸润和免疫检查点标志物呈正相关，特别是在 LIHC 中。这些结果强烈表明 BRAP 可能是一种潜在的生物标志物，并在肿瘤免疫中发挥重要作用。

先前的研究表明，BRAP 可调节 MAPK 信号传导 ( Matheny et al., 2004 )。MAPK 信号通路在调节与癌症发展相关的细胞生长、存活和分化中发挥重要作用（Lewis 等人，2018 年；Guo 等人，2020 年）。此外，BRAP 基因座中的遗传多态性与结直肠癌的风险相关（Schumacher 等人，2015 年）。我们的上一项研究表明，BRAP 扩增发生在多种人类癌症中（Zhao et al., 2017）。这些以往的研究都表明，BRAP可能在多种癌症中异常表达，并在癌症的发生和发展中发挥重要作用。在本研究中，我们首次发现 BRAP 在人类泛癌中异常过表达，包括 ACC、BLCA、BRCA、CESC、CHOL、COAD、ESCA、GBM、HNSC、KICH、KIRC、KIRP、LAML、LGG、 LIHC、LUAD、LUSC、OV、PAAD、PRAD、READ、SKCM、STAD、THCA 和 UCS 与正常组织的比较。这些结果与我们之前的研究一致，即与正常对应物相比，BRAP 在高比例的 ESCC 中过度表达。

在正常细胞中，MMR 确保了 DNA 复制的高保真度。MMR 系统由几个异二聚体组成，包括 MLH1/PMS2、MSH2/MSH6 和 EPCAM，它们在 DNA 复制过程中识别和纠正基因突变，包括碱基替换、插入、缺失或错配（Boland 和 Goel，2010 年）。MMR 基因的突变或缺陷会导致遗传错误积累的增加，并导致基因组或微卫星不稳定，从而导致肿瘤的发生（Armaghany 等，2012）。这些表明MMR基因突变是肿瘤发生的预测因子。在本研究中，通过相关性分析，我们发现 BRAP 表达与人类泛癌中的 5 个 MMR 基因（MLH1、MSH2、MSH6、PMS2 和 EPCAM）突变水平密切相关，UCS 和 CHOL 除外。DNA甲基化的改变是肿瘤发展的重要因素之一（Szigeti et al., 2018）。最近的研究表明，基因启动子的高甲基化是癌症常见的表观遗传特征（Manoochehri 等人，2020 年；Yin 等人，2020 年））。在本研究中，我们发现 BRAP 表达与人类泛癌中的 DNMT1、DNMT2、DNMT3A 和 DNMT3B 表达密切相关，如 ACC、BLCA、BRCA、CESC、COAD、ESCA、GBM、HNSC、KIRP、LAML 、LGG、LIHC、LUSC、OV、PAAD、PCPG、PRAD、SKCM、STAD、THCA、THYM、UCEC 和 UVM。这些结果有力地支持了我们的结论，即异常过表达的 BRAP 可能通过调节 MMR 基因突变水平和 DNA 甲基化在肿瘤发生中起重要作用。

在本研究中，我们分析了人类泛癌患者 BRAP 水平与预后的相关性。结果显示，BRAP 表达增加与几种肿瘤类型的不良预后相关，尤其是在 LIHC 中。无论是 OS、DFI 还是 PFI 分析，BRAP 高表达的 LIHC 患者的生存时间都少于 BRAP 低表达的 LIHC 患者。这些结果表明 BRAP 可能是 LIHC 的潜在预后标志物。

近年来，肿瘤微环境是肿瘤研究的热点。由肿瘤浸润淋巴细胞（B细胞和T细胞）和其他免疫细胞（树突状细胞、巨噬细胞和中性粒细胞）组成的免疫微环境是肿瘤微环境的重要组成部分，被认为是肿瘤的“第七标志物特征”。Junttila 和 de Sauvage，2013 年）。肿瘤浸润淋巴细胞是免疫微环境的关键组成部分。研究表明，它在抑制或促进肿瘤进展的肿瘤免疫中起重要作用（Woo et al., 2014 ; Berntsson et al., 2016 ; Carvajal-Hausdorf et al., 2017 ; Lianyuan et al., 2018 ; Xu et al., 2018）等，2018）。经典树突状细胞是第一组引发炎症反应的细胞。它可以将抗原呈递给 CD4 + 和 CD8 + T 细胞，并在自然免疫和适应性免疫之间架起桥梁。在正常情况下，显示出很强的抗肿瘤免疫能力。然而，在趋化因子的作用下，聚集到肿瘤组织的树突状细胞不成熟，抗原呈递能力受损，有助于肿瘤免疫逃逸（Srikrishna and Freeze，2009）。免疫逃逸被认为是癌症发展的迹象之一。巨噬细胞构成了抗肿瘤免疫的第一道防线。然而，TAMs 不能杀死肿瘤细胞，而是参与肿瘤发展的过程 ( Shan et al., 2020）。中性粒细胞是早期浸润的炎症细胞，在启动和扩大炎症反应中起关键作用。中性粒细胞分泌的基质金属蛋白酶（MMP）可以重塑细胞外基质，减少细胞相互作用，使肿瘤细胞逃避免疫监视，促进远处转移（Fetz et al., 2020 ; Liu and Liu, 2020）。这些都表明肿瘤浸润性免疫细胞在肿瘤进展中起重要作用。然而，对于 BRAP 在免疫微环境中的作用知之甚少。在我们目前的研究中，我们发现 BRAP 表达与 COAD、KIRC 和 LIHC 中的六种免疫浸润细胞显着相关，包括 B 细胞、CD4 + T 细胞、CD8 + T 细胞、树突细胞、巨噬细胞和中性粒细胞。这些结果与之前的研究一致，即 BRAP 可以激活炎症级联反应 ( Liao et al., 2011 )。此外，BRAP 表达与免疫检查点标志物之间的相关性暗示了 BRAP 在调节 LIHC 中肿瘤免疫学中的作用。这些新发现在确定 BRAP 在免疫浸润中的重要作用方面取得了重大进展。

总之，本研究表明，BRAP 过表达与预后不良相关，并增加多种癌症的 B 细胞、CD4 + T 细胞、CD8 + T 细胞、树突细胞、巨噬细胞和中性粒细胞的免疫浸润水平，尤其是在 LIHC 中. 此外，在 LIHC 中，BRAP 表达与免疫检查点标记密切相关。然而，这些结果是基于数据分析的。进一步的实验验证将在我们的下一个研究中进行。因此，BRAP可能在肿瘤免疫中发挥重要作用，是LIHC患者潜在的预后生物标志物。