One of the most common sites of extra-thoracic distant metastasis of nonsmall-cell lung cancer is the brain. Our study was performed to discover genes associated with postoperative brain metastasis in operable lung adenocarcinoma (LUAD). RNA seq was performed in specimens of primary LUAD from seven patients with brain metastases and 45 patients without recurrence. Immunohistochemical (IHC) assays of the differentially expressed genes were conducted in 272 surgical-resected LUAD specimens. LASSO Cox regression was used to filter genes related to brain metastasis and construct brain metastasis score (BMS). GSE31210 and GSE50081 were used as validation datasets of the model. Gene Set Enrichment Analysis was performed in patients stratified by risk of brain metastasis in the TCGA database. Through the initial screening, eight genes (CDK1, KPNA2, KIF11, ASPM, CEP55, HJURP, TYMS and TTK) were selected for IHC analyses. The BMS based on protein expression levels of five genes (TYMS, CDK1, HJURP, CEP55 and KIF11) was highly predictive of brain metastasis in our cohort (12-month AUC: 0.791, 36-month AUC: 0.766, 60-month AUC: 0.812). The validation of BMS on overall survival of GSE31210 and GSE50081 also showed excellent predictive value (GSE31210, 12-month AUC: 0.682, 36-month AUC: 0.713, 60-month AUC: 0.762; GSE50081, 12-month AUC: 0.706, 36-month AUC: 0.700, 60-month AUC: 0.724). Further analyses showed high BMS was associated with pathways of cell cycle and DNA repair. A five-gene predictive model exhibits potential clinical utility for the prediction of postoperative brain metastasis and the individual management of patients with LUAD after radical resection.

中文翻译：

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五基因模型的开发和验证，以预测可手术肺腺癌的术后脑转移。

非小细胞肺癌胸外远处转移的最常见部位之一是大脑。进行我们的研究以发现与可手术性肺腺癌（LUAD）术后脑转移相关的基因。在7例脑转移患者和45例无复发患者的原发性LUAD标本中进行了RNA seq检测。在272例手术切除的LUAD标本中进行了差异表达基因的免疫组织化学（IHC）分析。LASSO Cox回归用于过滤与脑转移相关的基因并构建脑转移评分（BMS）。GSE31210和GSE50081用作模型的验证数据集。在TCGA数据库中，对因脑转移风险分层的患者进行了基因集富集分析。经过初步筛选，共有八个基因（CDK1，KPNA2，KIF11，选择了ASPM，CEP55，HJURP，TYMS和TTK进行IHC分析。基于五个基因（TYMS，CDK1，HJURP，CEP55和KIF11）的蛋白表达水平的BMS可高度预测我们队列中的脑转移（12个月AUC：0.791、36个月AUC：0.766、60个月AUC： 0.812）。BMS对GSE31210和GSE50081总体存活率的验证也显示了出色的预测价值（GSE31210，12个月AUC：0.682，36个月AUC：0.713，60个月AUC：0.762; GSE50081，12个月AUC：0.706，36月的AUC：0.700，60个月的AUC：0.724）。进一步的分析表明，高BMS与细胞周期和DNA修复途径有关。五基因预测模型具有潜在的临床实用性，可用于预测术后根治性脑转移的术后脑转移和LUAD患者的个体管理。选择TYMS和TTK进行IHC分析。基于五个基因（TYMS，CDK1，HJURP，CEP55和KIF11）的蛋白表达水平的BMS可高度预测我们队列中的脑转移（12个月AUC：0.791、36个月AUC：0.766、60个月AUC： 0.812）。BMS对GSE31210和GSE50081总体存活率的验证也显示了出色的预测价值（GSE31210，12个月AUC：0.682，36个月AUC：0.713，60个月AUC：0.762; GSE50081，12个月AUC：0.706，36月AUC：0.700，60个月AUC：0.724）。进一步的分析表明，高BMS与细胞周期和DNA修复途径有关。五基因预测模型具有潜在的临床实用性，可用于预测术后根治性脑转移的术后脑转移和LUAD患者的个体管理。选择TYMS和TTK进行IHC分析。基于五个基因（TYMS，CDK1，HJURP，CEP55和KIF11）的蛋白表达水平的BMS可高度预测我们队列中的脑转移（12个月AUC：0.791、36个月AUC：0.766、60个月AUC： 0.812）。BMS对GSE31210和GSE50081总体存活率的验证也显示了出色的预测价值（GSE31210，12个月AUC：0.682，36个月AUC：0.713，60个月AUC：0.762; GSE50081，12个月AUC：0.706，36月AUC：0.700，60个月AUC：0.724）。进一步的分析表明，高BMS与细胞周期和DNA修复途径有关。五基因预测模型具有潜在的临床实用性，可用于预测术后根治性脑转移的术后脑转移和LUAD患者的个体管理。基于五个基因（TYMS，CDK1，HJURP，CEP55和KIF11）的蛋白表达水平的BMS可高度预测我们队列中的脑转移（12个月AUC：0.791、36个月AUC：0.766、60个月AUC： 0.812）。BMS对GSE31210和GSE50081总体存活率的验证也显示了出色的预测价值（GSE31210，12个月AUC：0.682，36个月AUC：0.713，60个月AUC：0.762; GSE50081，12个月AUC：0.706，36月的AUC：0.700，60个月的AUC：0.724）。进一步的分析表明，高BMS与细胞周期和DNA修复途径有关。五基因预测模型具有潜在的临床实用性，可用于预测术后根治性脑转移的术后脑转移和LUAD患者的个体管理。基于五个基因（TYMS，CDK1，HJURP，CEP55和KIF11）的蛋白表达水平的BMS可高度预测我们队列中的脑转移（12个月AUC：0.791、36个月AUC：0.766、60个月AUC： 0.812）。BMS对GSE31210和GSE50081总体存活率的验证也显示了出色的预测价值（GSE31210，12个月AUC：0.682，36个月AUC：0.713，60个月AUC：0.762; GSE50081，12个月AUC：0.706，36月的AUC：0.700，60个月的AUC：0.724）。进一步的分析表明，高BMS与细胞周期和DNA修复途径有关。五基因预测模型具有潜在的临床实用性，可用于预测术后根治性切除术后LUAD患者的脑转移和个体管理。CEP55和KIF11）高度预测了我们队列中的脑转移（12个月AUC：0.791、36个月AUC：0.766、60个月AUC：0.812）。BMS对GSE31210和GSE50081总体存活率的验证也显示了出色的预测价值（GSE31210，12个月AUC：0.682，36个月AUC：0.713，60个月AUC：0.762; GSE50081，12个月AUC：0.706，36月的AUC：0.700，60个月的AUC：0.724）。进一步的分析表明，高BMS与细胞周期和DNA修复途径有关。五基因预测模型具有潜在的临床实用性，可用于预测术后根治性切除术后LUAD患者的脑转移和个体管理。CEP55和KIF11）高度预测了我们队列中的脑转移（12个月AUC：0.791、36个月AUC：0.766、60个月AUC：0.812）。BMS对GSE31210和GSE50081总体存活率的验证也显示了出色的预测价值（GSE31210，12个月AUC：0.682，36个月AUC：0.713，60个月AUC：0.762; GSE50081，12个月AUC：0.706，36月AUC：0.700，60个月AUC：0.724）。进一步的分析表明，高BMS与细胞周期和DNA修复途径有关。五基因预测模型具有潜在的临床实用性，可用于预测术后根治性切除术后LUAD患者的脑转移和个体管理。BMS对GSE31210和GSE50081总体存活率的验证也显示了出色的预测价值（GSE31210，12个月AUC：0.682，36个月AUC：0.713，60个月AUC：0.762; GSE50081，12个月AUC：0.706，36月的AUC：0.700，60个月的AUC：0.724）。进一步的分析表明，高BMS与细胞周期和DNA修复途径有关。五基因预测模型具有潜在的临床实用性，可用于预测术后根治性脑转移的术后脑转移和LUAD患者的个体管理。BMS对GSE31210和GSE50081总体存活率的验证也显示了出色的预测价值（GSE31210，12个月AUC：0.682，36个月AUC：0.713，60个月AUC：0.762; GSE50081，12个月AUC：0.706，36月的AUC：0.700，60个月的AUC：0.724）。进一步的分析表明，高BMS与细胞周期和DNA修复途径有关。五基因预测模型具有潜在的临床实用性，可用于预测术后根治性脑转移的术后脑转移和LUAD患者的个体管理。