构建与验证肝癌坏死性凋亡相关长链非编码RNA预后模型

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研究背景和目的:肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)被认为是全球第六大常见恶性肿瘤和第四大癌症相关死亡原因,免疫治疗在晚期肝癌中取得了一定的成功,但目前发现的多种免疫检查点抑制剂(Immune checkpoint inhibitors,ICB)治疗仍不理想,迫切需要合适的特异性标记物筛选更可能从免疫治疗中获益的患者。坏死性凋亡,是一种程序性细胞死亡的方式,途径中关键调控因子的表达在许多癌细胞中普遍下调,提示癌细胞可能因为逃避坏死性凋亡而存活。长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)是非编码RNA中最常见的一种,可以通过调节转录或转录后调控来影响生物学进程。然而,肝癌中坏死性相关的lncRNA研究较少,本研究通过生物信息学方法,筛选出与肝癌患者预后显著相关的lncRNA,构建预测性能良好的预后模型,并通过体外实验验证,通过该模型预测肝癌患者总生存期、对药物敏感性及通过免疫相关分析评估免疫微环境以及免疫治疗疗效,为临床治疗决策提供参考。方法:从癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库下载374例肝癌和50例正常样本基因转录组数据和相应临床病理信息。在本研究中,共377个样本纳入临床相关性分析,376个样本进行生存分析。通过与坏死性凋亡相关基因进行Pearson相关分析,获得与坏死性凋亡相关的lncRNA。无监督共识聚类分析中,选择以k=2为最佳簇数。Cox回归分析得到预后相关的lncRNA用于生存分析,Lasso-Cox逐步回归分析获得10个预后显著相关的lncRNA并由此构建预后风险模型,通过公式计算高、低风险组的风险打分。半抑制浓度(50%inhibition concentration,IC50)用于评估药物敏感性。分析22种免疫细胞浸润水平、免疫检查点分子表达水平差异评估免疫治疗疗效。构建临床预后列线图预测HCC患者总生存期(OS)。KEGG分析、GO分析、GSEA分析评估预后相关的坏死性凋亡lncRNA的潜在生物学功能,受试者工作特征曲线(ROC)用来评价模型的精度。正常肝细胞系L-O2和肝癌细胞系HepG2,Hep3B,LM3 and Huh7被用来进行体外实验验证模型。结果:本研究鉴定了 58个预后相关的坏死性凋亡相关lncRNA,生物信息学分析结果表示预后相关lncRNA在肝癌组织中高表达。高风险组与低风险组患者相比较时,高风险组的患者OS更短,组织学分级更高,病理分期更晚。且风险能够作为独立预后因子预测HCC患者的OS且准确性较高。高风险组患者肿瘤免疫微环境的自然杀伤(NK)细胞浸润水平更低,且与风险评分呈负相关关系。高风险组患者免疫检查点分子表达水平更高。高风险组患者对索拉非尼治疗更不敏感。结论:在这项研究中,鉴定了坏死性凋亡相关的lncRNA,基于10个坏死性凋亡相关lncRNA构建了预后风险模型,坏死性凋亡相关的lncRNA在预测患者OS上有重要价值,可作为HCC的预后标志物。此外,这一分子特征可以用来衡量免疫治疗的治疗效果,能够预测肿瘤微环境并进一步指导免疫治疗,同时在耐药方面可能具有指导意义,有望成为HCC的预后标志物,提示坏死性凋亡相关的lncRNA可能是HCC的一个有前景的治疗靶点。
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