ERAP1基因变异及单倍型在宫颈癌中的预后价值：基于TCGA-CESC与巴西患者队列的整合分析

《Molecular Genetics & Genomic Medicine》：Prognostic Impact of ERAP1 Genetic Variants and Haplotypes in Cervical Cancer: Insights From TCGA-CESC and a Brazilian Patient Cohort

　　

背景 本研究旨在利用TCGA-CESC数据及巴西患者队列，评估ERAP1基因变异和单倍型与宫颈癌患者临床结局之间的关联。方法 在两个独立队列中评估ERAP1变异和单倍型：TCGA-CESC数据集中173例宫颈癌病例的全外显子组测序（WES）数据，以及52例巴西宫颈癌患者的Sanger测序数据。TCGA-CESC数据用于计算机模拟（in silico）分析，以识别显著的ERAP1变异和单倍型，随后在巴西宫颈癌样本中进行评估。采用Tumor IMmune Estimation Resource（TIMER）工具评估ERAP1表达与免疫细胞浸润之间的关联。结果 对TCGA-CESC数据集中ERAP1的单倍型分析显示，H005（rs26653—rs2287987—rs30187—rs10050860—rs17482078—rs27044）和H023（rs26653—rs27895—rs30187—rs27044）单倍型与较差的生存结局显著相关。H005纯合及H023存在均与总生存期（OS）显著相关（HR = 9.591，p = 0.00384；HR = 10.183，p = 0.02862），也与疾病特异性生存期（DSS）显著相关（HR = 12.851，p = 0.00162；HR = 15.183，p = 0.01191）。TCGA-CESC数据显示，rs2287987（p.Met349Val）纯合与总生存期（OS）（HR = 11.043，p = 0.00376）和疾病特异性生存期（DSS）（HR = 13.833，p = 0.00255）死亡风险增加相关；而rs30187（p.Lys528Arg）对DSS表现出保护作用，在杂合（HR = 0.374，p = 0.04055）和纯合（HR = 0.346，p = 0.03845）形式下均降低死亡风险。然而，尽管这些变异在数据集中各自与生存结局相关，该关联在多变量分析中未保留，提示这些变异可能不具有独立预后效应。同样，在巴西宫颈癌队列中未发现这些变异的关联，提示这些变异对宫颈癌患者预后的影响可能主要受变异组合影响。此外，ERAP1表达水平与CD8⁺ T细胞浸润呈正相关（相关系数 = 0.264，p = 0.00000960），而该浸润与改善的生存结局相关（HR = 0.006，p = 0.049）。结论 ERAP1单倍型H005纯合及H023存在与较差预后相关，提示其作为宫颈癌患者预后生物标志物的潜力。就单个变异而言，rs2287987变异在TCGA数据集中显示与较差结局的潜在关联；然而，该发现未在巴西患者中重复，提示这些变异作为单倍型在ERAP1功能中可能发挥作用。此外，CD8⁺ T细胞浸润的保护作用突出其作为改善宫颈癌患者生存的潜在治疗靶点的重要性。

研究背景：宫颈癌仍是全球女性常见恶性肿瘤，尤其在发展中国家，尽管已有筛查和疫苗接种。2020年估计约604,000例新发病例和342,000例死亡，约占女性全部癌症的6.5%；约90%的宫颈癌相关死亡发生在低中收入国家，与筛查和治疗可及性有限有关。巴西2020年报告6627例死亡，死亡率为每10万女性6.12例。持续人乳头瘤病毒（HPV）感染是宫颈癌发生的主要危险因素。HPV感染细胞和肿瘤细胞可通过抗原加工机器（APM）处理不足及人类白细胞抗原I类（HLA-I）提呈不足等机制逃避免疫监视，直接影响有效细胞毒性T淋巴细胞（CTL）表位的产生。内质网氨肽酶1（ERAP1）位于染色体5q15，含20个外显子，可对肽段N端进行修剪，使其达到与HLA-I结合的适宜长度；ERAP1高度多态，其变异位于催化位点、肽结合位点及构象调节域，可改变肽修剪和提呈，可能影响肿瘤免疫逃逸。既往研究提示ERAP1变异和单倍型与自身免疫病及多种癌症相关，但宫颈癌预后证据有限，且跨人群证据不足。因此，研究人员提出特定ERAP1变异和单倍型可能与宫颈癌患者生存降低相关，并利用TCGA-CESC和巴西患者队列评估其与临床结局的关联。

关键技术方法：研究人员使用两个独立队列：TCGA-CESC（The Cancer Genome Atlas Cervical Squamous Cell Carcinoma and Endocervical Adenocarcinoma）全外显子组测序（WES）数据173例宫颈癌患者及临床资料；巴西Presidente Dutra University Hospital（HU/UFMA）2022年8月至2023年3月招募的52例未治疗前采样宫颈癌患者肿瘤样本，行Sanger测序。TCGA数据用于in silico识别ERAP1错义变异和单倍型，巴西样本验证6个变异；TCGA WES行HLA-I分型；用TIMER评估ERAP1表达与免疫细胞浸润；采用Kaplan–Meier/log-rank及Cox回归分析总生存期（OS）和疾病特异性生存期（DSS）。

研究结果：3.1 宫颈癌队列中ERAP1遗传变异的确定：TCGA-CESC的in silico分析识别ERAP1错义胚系变异；rs30187最小等位基因频率（MAF）最高（39.3%），其次rs26653（32.4%）、rs27044（29.2%）、rs26618（26.3%）、rs10050860和rs17482078（均15.9%）、rs2287987（14.5%）；巴西队列中rs30187 MAF最高（49%），其次rs27044（30.8%）、rs10050860（16.3%）、rs17482078（14.4%）、rs2287987（13.5%）、rs72773968（9.6%）。与巴西突变在线档案（AbraOM）比较，多数变异MAF一致，但rs30187存在差异；TCGA-only四变异MAF低于AbraOM。3.2 TCGA-CESC患者ERAP1单倍型的计算机模拟确定：对频率>1%的变异行单倍型组装，识别52种单倍型、81种独特组合；H018最常见（55次，含rs26653、rs30187、rs27044），H001野生型第二（34次）；最常见组合为H018-H018，其次H001-H018、H001-H001。3.3 生存分析：3.3.1 ERAP1变异对TCGA和巴西宫颈癌患者临床结局的影响：TCGA中rs2287987与OS（p = 0.028）和DSS（p = 0.009）显著相关；rs30187与OS边缘相关（p = 0.056），与DSS无显著关联（p = 0.130）；其他变异无显著关联；FIGO III/IV与OS显著相关（p = 0.043）。多变量Cox显示，rs2287987纯合与OS（HR = 11.0434，95%CI = 2.1757–56.0533，p = 0.00376）和DSS（HR = 13.833，95%CI = 2.5112–76.199，p = 0.00255）死亡风险增加相关；rs30187杂合与OS（HR = 0.3740，95%CI = 0.1460–0.9586，p = 0.04055）及纯合与OS（HR = 0.3463，95%CI = 0.1269–0.9452，p = 0.03845）死亡风险降低相关。巴西队列未发现ERAP1变异与OS或DSS显著关联（p > 0.05）。3.3.2 ERAP1单倍型对TCGA宫颈癌患者临床结局的影响：H023与OS（p = 0.029）和DSS（p = 0.0085）显著相关；H005存在与生存无显著关联，但H005纯合与OS（p = 0.027）和DSS（p = 0.0088）显著相关。多变量分析显示，H005纯合与OS（HR = 9.591，95%CI = 2.0713–44.412，p = 0.00384）和DSS（HR = 12.8510，95%CI = 2.6277–62.850，p = 0.00162）风险增加相关；H023与OS（HR = 10.183，95%CI = 1.2744–81.374，p = 0.02862）和DSS（HR = 15.183，95%CI = 1.8223–126.493，p = 0.01191）风险增加相关；FIGO III/IV与较差OS和DSS相关。3.4 TCGA患者HLA-I等位基因与宫颈癌风险的关联：HLA-A*02:01最常见（33.95%），其次HLA-A*01:01（25.43%）、HLA-A*03:01（20.81%）；HLA-C*07:02最常见（28.32%），其次HLA-C*07:01（22.54%）、HLA-C*04:01（20.23%）；HLA-B*07:02最常见（23.12%），其次HLA-B*08:01（17.34%）、HLA-B*44:02（14.45%）。HLA-I等位基因与FIGO分期无显著关联，且在具有预后相关ERAP1单倍型的患者中未见HLA-I等位基因模式。3.5 ERAP1表达与免疫浸润的相关性：TIMER显示ERAP1表达与肿瘤纯度负相关（correlation = ?0.13，p = 3.03e-02），与CD8⁺ T细胞（partial correlation = 0.264，p = 0.0000096）、CD4⁺ T细胞（0.312，p = 0.000000111）、中性粒细胞（0.483，p = 00000001）、树突状细胞（0.342，p = 0.0000000052）正相关；巨噬细胞和B细胞不显著。多变量Cox显示CD8⁺ T细胞浸润与改善生存显著相关（HR = 0.006，p = 0.049）；其他免疫细胞、年龄和ERAP1表达未显著。Kaplan–Meier分析中CD4⁺ T细胞浸润与改善生存显著相关（p = 0.027），CD8⁺ T细胞呈趋势（p = 0.064），树突状细胞、巨噬细胞、B细胞和ERAP1表达无显著影响。

讨论部分总结：ERAP1编码内质网氨肽酶，修剪肽段N端以利于HLA-I结合和CD8⁺ T细胞识别。rs2287987位于催化位点附近，可能损害肽修剪；TCGA中其纯合与较差OS和DSS相关，但多变量分析未保留独立效应。rs30187位于结构域II/III界面，可影响构象动态；单变量/多变量中显示保护性关联，但巴西队列未重复，可能与样本量小、事件数少、群体遗传背景和环境差异有关。MAF比较显示rs30187在巴西和AbraOM较高；TCGA-only四变异MAF低于AbraOM。单倍型分析中，H005纯合风险显著，并与Reeves et al.（2013）报道的功能受损单倍型高度重叠，包含Mehta et al.既往关联的三个变异；H023存在风险显著，虽无纯合个体，杂合即显示强预后效应；二者均含rs30187，提示组合效应可放大或抵消单个变异效应。FIGO III/IV与较差生存相关。ERAP1表达与CD8⁺、CD4⁺ T细胞浸润正相关，CD8⁺ T细胞浸润与改善生存相关，提示免疫活跃微环境，但为支持性关联而非因果。HLA-I等位基因高频但未与分期或ERAP1预后单倍型关联；受HLA多态性和样本量限制。研究局限性：巴西队列未进行单倍型识别，阻碍该人群单倍型水平分析。

研究结论翻译：研究人员在TCGA-CESC宫颈癌患者中识别出两个与较差预后独立相关的ERAP1单倍型H005和H023。H005纯合及H023存在与总死亡和疾病特异性死亡风险升高显著相关。此外，ERAP1变异rs2287987和rs30187分别与生存相关；然而，这些关联在多变量分析中未保留，且未在巴西宫颈癌队列中观察到。相反，CD8⁺ T细胞浸润水平升高与改善生存相关，强化了这些免疫细胞在宫颈癌中的保护作用。对两个独立宫颈癌队列（包括TCGA-CESC数据集和巴西患者队列）的分析，使研究人员能够在不同遗传背景中评估ERAP1变异。这种比较方法为其潜在临床相关性提供了有价值的信息，并强调在单倍型水平而非孤立变异水平评估这些变异的重要性。同时，CD8⁺ T细胞浸润增加与改善生存一致相关，强化了抗肿瘤免疫反应在宫颈癌中的核心作用，并支持ERAP1介导的抗原加工与免疫监视之间的功能联系。两个不同遗传背景独立队列的比较分析，既突出了ERAP1单倍型的潜在预后相关性，也突出了群体特异性因素对遗传关联的影响。未来研究应优先在独立队列（包括巴西人群）中验证H005和H023单倍型及CD8⁺ T细胞浸润水平的预后意义，以评估其在不同遗传背景中的可重复性。此外，功能研究对于阐明这些单倍型影响ERAP1酶活性、抗原加工和宫颈癌免疫逃逸的分子机制至关重要。确立这些单倍型的预后作用可增强风险分层，识别生存较差风险较高的患者。研究局限性：巴西宫颈癌数据集样本缺乏单倍型识别，阻碍该人群ERAP1单倍型水平分析；未来应纳入单倍型识别方法，评估in silico识别的H005和H023等单倍型与该人群临床结局的关联。