Identification of Serum miRNA Signature and Establishment of a Nomogram for Risk Stratification in Patients With Pancreatic Ductal Adenocarcinoma
胰腺导管腺癌患者血清miRNA特征的识别和风险分层Nomogram的建立
发表期刊：Ann Surg
发表日期：2020 May 8
影响因子：10.130
DOI: 10.1097/SLA.0000000000003945
一、研究背景
胰管腺癌(PDAC)目前是癌症相关死亡的第四大原因，但预计在未来十年内将成为西方国家第二大常见癌症。最近，国际癌症基因组联盟（ICGC）对456例PDAC患者进行了综合基因组分析，揭示了PDAC的4种分子亚型，这些亚型与不同的组织病理学特征相关。(1)鳞状，(2)胰腺祖细胞，(3)免疫原性，(4)异常分化的内分泌外分泌。更重要的是，该分子分类发现鳞状亚型的PDAC患者表现出明显的不良预后。然而，它们对PDAC患者风险分层的临床意义一直具有挑战性。
二、材料与方法
1数据来源
1）发现集：ICGC数据库（n=96）获得RNA表达谱、TCGA数据库（n=183）获得miRNA表达谱和Hiseq RNA表达谱。
2）验证集：199份回顾性收集的福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）原发性PDAC组织和51份术前血清标本。
2 分析流程
三、结果展示
01 - 胰管腺癌预后不良分子亚型的miRNA网络的鉴定
首先利用PAMR和LIMMA-VOOM工具对ICGC和TCGA数据集进行分析，找出鳞状PDAC亚型中特异性失调的miRNAs（图1A）。其中，12例为异常分化的内分泌外分泌亚型，19例为免疫原性，59例为鳞状，其余93例为胰腺原性亚型。然后，利用配对类标签信息和P值校正进行LIMA-VOOM（图1B）统计分析，发现了9个差异表达的miRNAs与PDAC亚型分子差相关的小组（图1C和D）。
所有单个miRNAs的AUC值用于识别来自Bailey的鳞状亚型，来自Moffitt的基底型，以及来自Collisson分类的准间质型。9个miRNA产生的AUC分别为0.90，0.89和0.83，用于识别鳞状（图1E），基底和准增生亚型（图S2A和B）。
02 - 9-miRNA组支持PDAC分子亚型与预后差异
为了评估发现的9-miRNA组的预后意义，首先对TCGA队列中PDAC患者的表达水平和OS之间的关系进行了探究。miR-205-5p和miR-934高表达的患者与低表达组相比，表现出更差的生存率。同样，在PDAC患者中，miR-192-5p、miR-194-5p、miR-194-3p和miR375-3p的低表达，与OS差显著相关。在类似的路线上，miR-215-5p和miR-1251-5p的低表达也描绘了类似的不利生存趋势（图S3）。
接下来，作者将所有9个miRNA合并在一起进行多变量Cox-回归分析，并使用Youden指数将所有患者分为高危组和低危组。miRNA高危评分的患者与miRNA低危组相比，5年OS显著降低，相应的HR为2.46（图1F）。图S2C中所示的瀑布图，也证明了9-miRNA签名的稳健预后性能。
03 - 患者队列成功验证9-miRNA特征
使用Kaplan-Meier分析，考察了9-miRNAs面板的表达是否能预测PDAC患者的生存结果。与TCGA发现队列数据一致，在不良分子亚型的miRNAs过表达组中，与低表达组相比，高表达miR-205-5p和miR-934的患者与不良OS显著相关。同样，对于所有7个下调的miRNA（miR-192-5p、miR-194-5p、miR-194-3p、miR-215-5p、miR-375-3p、miR-552-3p和miR-1251-5p），低表达组与不良生存期显著相关（图2）。
令人欣慰的是，与具有低风险评分的患者相比，由miRNA组合面板得出的高风险评分的患者表现出显著较差的5年生存率（图3A）。总的来说，来自临床队列的这些发现与我们来自发现队列的数据一致，并再次强调我们的miRNA面板对于风险分层是稳健的，并能预测PDAC患者的生存结果。
04 - 构建便于临床转化和PDAC患者风险分层的Nomogram图
使用单变量和多变量的Cox回归分析，以确定在存在其他临床病理变量的情况下，miRNA组是否可以作为患者预后的独立预测因素。利用Youden指数，将患者分为低危组和高危组。多变量分析只包括单变量模型中的重要变量，发现肿瘤在胰头内的位置、远处转移、淋巴管侵犯和miRNA特征成为PDAC患者OS的独立危险因素（图3B）。
接下来讨论在多变量分析中发现与OS显著相关的关键临床病理因素（肿瘤位置、远处转移和淋巴管侵袭）的纳入是否可能进一步提高9-miRNA组的稳健性。发现miRNA组与这些临床病理因素的组合显著提高了其在该临床队列中预测患者生存的稳健性（AUC从0.65提高到0.73，图3C）。
最后，为了更容易地将研究结果转化到临床，建立了一个Nomogram图，其中包括miRNA面板的数据和重要的临床病理变量（图3D）。总的来说，将临床病理因素纳入miRNA面板中，进一步提高了其对生存结果较差的PDAC高危患者的预测准确性。
05 - miRNA签名在术前血清中表现出优异的预后性能
作者评估了将基于组织的生物标志物转化为液体活检法的可行性，分析了它们在术前血清标本可用的独立患者队列中的表现（n=51）。观察到，9个miRNA中的6个在血清标本中表现出与组织数据一致的表达谱。因此，作者探究它们在确定PDAC患者5年OS中的预后潜力（图S4）。血清中这些miRNAs的高危评分的PDAC患者与低危评分的患者相比，表现出显著更短的5年OS率（图4A)。
与组织队列中的情况一样，当miRNA签名与重要的临床病理因素结合在一起时，血清队列也表现出预后准确性的显著改善（AUC从0.70增加到0.78；图4B）。这些数据表明，组织和血清中的miRNA签名，为预测PDAC患者的生存率提供了一个有吸引力的潜力。
四、结论
作者通过分析多个高通量测序数据集，进行了全面的生物标志物发现工作，以确定PDAC中的不良预后亚型相关miRNAs。经过广泛的生物信息学分析和生物标志物验证，建立了一个9个miRNA组，在预测PDAC患者的生存率方面表现出卓越的预后潜力。更重要的是，成功地将这些基于组织的生物标志物转化为基于血液的液体活检检测方法，突出了它们作为PDAC患者非侵入性预后和潜在疾病监测生物标志物的转化潜力。
