宫颈癌缺氧相关预后标志物及免疫浸润的研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lzl2008000
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目的:宫颈癌是世界上妇女第四常见的癌症。2020年,全国新增癌症病例60多万例,占女性癌症总病例的6.5%,女性癌症相关死亡341,831例,占女性癌症相关死亡总数的7.7%左右,可见宫颈癌仍然是影响中年妇女的一个重大公共卫生问题。缺氧是肿瘤微环境的标志,生长中的肿瘤常因血供不足而存在于缺氧环境中,在缺氧条件下,许多转录因子在肿瘤细胞中被激活,诱导各种下游信号调控细胞增殖、运动和凋亡。同时缺氧微环境会驱动肿瘤免疫抑制和免疫逃逸,例如T细胞在低氧微环境中表现出无应答或耗尽,导致功能障碍。本研究通过生物信息学大数据分析,旨在探讨宫颈癌中缺氧与免疫调节之间可能的相关性及对宫颈癌预后的影响。研究方法:从癌症基因组图谱(TCGA)数据库中下载宫颈癌患者的m RNA表达数据以及相应临床信息,并从分子签名数据库v7.0中获得了缺氧相关基因的特征集。利用R语言中的Limma包进行差异表达基因(DEGS)分析,获得了宫颈癌缺氧相关基因的差异表达基因。然后,利用R语言中的聚类分析器对挑选出来的缺氧相关基因进行基因本体(GO)功能注释和京都基因和基因组百科全书(KEGG)分析,探究其参与的生物过程与信号通路。随后将患者随机分为训练集、测试集和总集。训练集通过Cox比例风险回归分析构建缺氧相关基因预后模型。通过受试者工作特征曲线下面积(ROC-AUC)评估预后模型的准确性。随后用测试集和总集对预后模型预测效果进行验证。紧接着使用单因素和多因素Cox分析,分析了预后风险模型是否可作为独立预后因素。使用CIBERSORT工具研究缺氧相关基因预后模型和宫颈癌免疫细胞浸润之间的潜在相关性。将差异表达基因通过STRING工具构建PPI网络,寻找网络核心基因。通过HPA数据库验证预后模型相关基因PGK1在癌和癌旁中的表达情况。最后通过人宫颈癌组织芯片免疫组化实验验证预后模型相关基因PGK1在癌和癌旁的表达情况及其与各临床参数的相关性。结果:1.通过Limma包筛选出了39个差异表达的缺氧相关基因,通过GO和KEGG功能富集分析,差异基因富集在了丙酮酸代谢过程、葡萄糖代谢过程、HIF-1信号通路、糖酵解/糖异生、氨基酸生物合成、胰高血糖素信号通路。2.通过Cox比例风险回归分析构建了一个独立于年龄、肿瘤分级、肿瘤分期的缺氧相关基因预后模型,该模型包含PGK1、LDHC、SULT2B1三个变量,可以将患者分为高风险组和低风险组,并可预测宫颈癌患者的预后。Kaplan-Meier分析显示,在3个队列中,高风险组的患者预后较差(P=2.78e-04,P=1.908e-02,P=1.945e-05)。3.通过单因素和多因素Cox回归分析,风险分数的P均小于0.05,因此缺氧相关基因预后模型的风险分数可以作为宫颈癌的独立预后因素。4.使用CIBERSORT工具分析高低风险组患者的免疫细胞浸润差异,结果表明,与低风险组患者相比,高风险组患者激活肥大细胞、静息NK细胞和M0巨噬细胞浸润程度较高(P<0.05),而CD8+T细胞、静息肥大细胞和浆细胞浸润程度较低(P<0.05)。5.将差异表达基因通过STRING工具构建了PPI网络,以连接的节点数排序,前五的核心基因分别是GAPDH、ENO1、LDHA、PGK1和TPI1。6.HPA数据库发现,PGK1蛋白表达在癌中表达较癌旁的高,有统计学差异(P<0.05),且PGK1是宫颈癌的不良预后因素。7.人宫颈癌组织芯片免疫组化实验发现,预后模型相关基因PGK1在癌中表达较癌旁显著增高(P<0.001),且与宫颈癌肿瘤大小及远处转移显著相关(P<0.05),与生物信息学结果一致,提示PGK1为宫颈癌重要的预后因素。结论:本研究通过大数据筛选并通过免疫组化实验验证,构建了PGK1、LDHC、SULT2B1缺氧相关基因预后模型,该模型可作为宫颈癌的独立预后因素。该模型中宫颈癌高风险组患者预后较差,且高风险组患者CD8+T淋巴细胞浸润受到抑制,揭示了缺氧对宫颈癌肿瘤免疫微环境和预后的潜在影响。
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