液-液相分离驱动结直肠癌分子分型及预后模型构建：从多组学整合到HADH功能验证

《Frontiers in Immunology》：Liquid-liquid phase separation-driven molecular subtyping and prognostic modeling in colorectal cancer

本综述系统阐述了液-液相分离（LLPS）在结直肠癌（CRC）中的关键作用，通过整合多组学数据（GSE39582、TCGA等）构建了基于5个LLPS相关基因（HADH、AQP11、CCDC34、FBL、RAB15）的预后模型，并利用单细胞测序（scRNA-seq）、空间转录组学及体外实验验证了核心基因HADH通过调控脂肪酸β-氧化抑制肿瘤恶性表型的机制，为CRC的个体化治疗提供了新视角。

　　

引言

液-液相分离（LLPS）是生物大分子通过瞬时、低亲和力、多价弱相互作用形成液态无膜细胞器（MLOs）的过程，如核仁、核斑点和应激颗粒等。LLPS相关分子可分为支架蛋白、客户蛋白和调节蛋白，通过调控染色质重塑、DNA损伤修复、RNA代谢等生理过程参与肿瘤发生发展。结直肠癌（CRC）作为全球第三大常见恶性肿瘤，其发病与基因组不稳定、表观遗传失调等因素相关，但LLPS在CRC中的系统研究尚不充分。本研究旨在通过多组学整合分析揭示LLPS相关基因的预后价值及分子机制。

方法

研究从GSE39582数据集（566例CRC样本和19例正常对照）中筛选差异表达基因（DEGs），并与DrLLPS数据库中的LLPS相关基因取交集，获得430个LLPS相关DEGs。通过单变量Cox回归、LASSO回归和逐步Akaike信息准则（stepAIC）算法筛选出5个关键预后基因（AQP11、CCDC34、FBL、HADH、RAB15），构建风险评分模型。利用COAD、READ和GSE17536队列进行外部验证，并结合单细胞数据集（GSE166555）、空间转录组数据和体外实验（免疫组化、慢病毒转染、CCK-8、Transwell等）验证基因表达与功能。

结果

LLPS相关DEGs的鉴定与功能分析

在CRC组织中鉴定出430个LLPS相关DEGs，富集于核糖体生物合成、细胞周期、DNA复制等通路。蛋白互作（PPI）网络揭示这些基因存在复杂相互作用。

预后模型的构建与验证

风险评分公式为：风险评分 = (-0.3059)×AQP11表达量 + (-0.2237)×CCDC34表达量 + (-0.4115)×FBL表达量 + (-0.2149)×HADH表达量 + (-0.2564)×RAB15表达量。高风险组患者总生存期显著缩短（GSE39582队列中位OS：102.0个月 vs. 183.0个月，P<0.0001），模型在外部队列中保持稳健预测能力。

肿瘤微环境与免疫特征

高风险组免疫检查点分子（如PD-L1）和HLA基因表达上调，但肿瘤纯度较低，免疫抑制性M2巨噬细胞浸润增多，TIDE评分更高，提示免疫治疗应答可能较差。

空间与单细胞层面的基因表达模式

单细胞测序显示LLPS相关基因主要在上皮细胞中富集；空间转录组证实HADH和AQP11在低CNV的肿瘤细胞中表达，而CCDC34、FBL和RAB15在高CNV细胞中高表达。

HADH的功能验证

实验证实HADH在CRC组织和细胞系中表达下调，过表达HADH可抑制细胞增殖、迁移并促进凋亡。加权基因共表达网络分析（WGCNA）提示HADH参与胃肠道上皮维持和内质网应激凋亡通路。

靶向药物筛选

基于GDSC2数据库筛选出20种潜在靶向化合物，如JQ1、奥沙利铂等，其IC₅₀值与风险评分显著相关。

讨论

LLPS通过调控生物分子凝聚体影响CRC的异质性和恶性进展。本研究构建的5基因模型整合了代谢（HADH）、转运（AQP11、RAB15）及核糖体生成（FBL）等多维度信息，优于传统预后指标。HADH作为关键抑癌基因，其下调可能通过破坏脂肪酸氧化导致脂质累积和代谢重编程。模型与免疫微环境、基因组变异及药物敏感性的关联为个体化治疗提供了新策略。

结论

LLPS相关预后模型能有效分层CRC患者风险，揭示肿瘤生物学特性差异，并为靶向治疗和免疫治疗策略的选择提供理论依据。