《Scientific Reports》：The significance of immunogenic cell death related prognostic gene markers in colorectal cancer prognosis and antitumor immunity
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本研究针对结直肠癌预后评估和免疫治疗反应预测的临床难题，通过整合TCGA和GEO多组学数据，系统构建了一个包含CAV2、COTL1等12个免疫原性细胞死亡（ICD）相关基因的预后标志物体系。研究首次通过单细胞分辨率揭示COTL1阳性上皮细胞通过MIF-CD74/CD44轴介导免疫逃逸的新机制，为开发个体化免疫治疗策略提供了重要理论依据。
结直肠癌作为消化系统高发恶性肿瘤，全球疾病负担预计到2040年将激增72%。由于早期症状隐匿，多数患者确诊时已错失最佳治疗时机，因此开发新型预后标志物成为临床迫切需求。免疫原性细胞死亡（Immunogenic Cell Death, ICD）作为一种能够激活适应性免疫应答的特殊细胞死亡模式，在调控抗肿瘤免疫中发挥关键作用，但其在结直肠癌中的临床应用价值尚不明确。
发表于《Scientific Reports》的最新研究通过多组学整合分析，构建了基于ICD相关基因的结直肠癌预后预测模型。研究人员首先从TCGA数据库获取459例结直肠癌样本的转录组数据，结合GeneCards数据库筛选的2093个ICD相关基因，采用加权基因共表达网络分析（WGCNA）识别出与微卫星不稳定性高度相关（MSI-H）的三个关键模块。通过LASSO回归和多元Cox回归筛选，最终确定包含CAV2、NOXA1、TGFB2、WRNIP1、CCL22、ICAM2、APOBEC3F、COTL1、CTSD、IDO1、NFATC1和RUNX3的12基因标志物体系。
关键技术方法
研究整合TCGA-COAD（n=459）和GEO队列（GSE39582 n=556；GSE17538 n=201）的转录组与临床数据，采用WGCNA模块分析、LASSO-Cox回归建模、单样本基因集富集分析（ssGSEA）评估免疫浸润，利用单细胞转录组数据（GSE166555/GSE161277）解析细胞互作网络，并通过免疫组化验证基因表达。
风险评分模型的构建与验证
研究构建的ICD风险评分公式综合了12个基因的表达水平与回归系数。通过最佳截断值将患者分为高危组和低危组，Kaplan-Meier曲线显示高危组总生存期显著缩短（p<0.001）。时间依赖性ROC曲线证实模型具有优异预测效能，1年、3年和5年生存率的曲线下面积（AUC）分别达0.76、0.753和0.774。模型在独立验证队列中保持稳定性能。
风险评分与临床病理特征关联
风险评分与肿瘤分期呈正相关，III/IV期患者评分显著高于I/II期（p<0.05）。随着淋巴结转移程度（N分期）增加，风险评分逐步上升，T3/T4期肿瘤评分显著高于T2期。值得注意的是，高风险与微卫星不稳定性高度相关（p=6.0e-11），提示该模型对MSI-H型结直肠癌具有特异性识别能力。
肿瘤微环境免疫特征
单样本基因集富集分析（ssGSEA）揭示低危组具有更强的免疫监视功能，表现为活化CD4+T细胞、中央记忆CD8+T细胞等免疫细胞浸润水平升高。基因集富集分析（GSEA）显示低危组显著富集于抗原加工呈递、干扰素-α应答等免疫相关通路。特别发现WRNIP1表达与CD8+T细胞浸润呈正相关，提示其可能通过维护基因组稳定性支持T细胞功能。
药物敏感性分析
基于GDSC2数据库的198种药物筛选发现，高风险组对达沙替尼（Dasatinib_1079）敏感性降低。进一步分析显示药物靶点CYP1B1在高风险组表达上调，且与药物半抑制浓度（IC50）负相关，为联合用药策略提供新思路。
基因突变景观
肿瘤突变负荷（TMB）分析显示高危组突变频率显著增高（p=0.00059）。NFATC1在高危组呈现高频突变，其与静息自然杀伤（NK）细胞的正相关性提示该基因在免疫调节中的潜在作用。TP53和APC仍是两组中最常突变基因。
单细胞分辨率下的肿瘤异质性
通过整合25例样本的单细胞数据，鉴定出上皮细胞、T细胞等10种主要细胞类型。肿瘤样本中上皮细胞比例显著增加，而免疫细胞丰度降低。拷贝数变异（CNV）分析成功区分恶性上皮细胞（mECs），发现其比例与肿瘤分级、分期正相关。IDO1在单核细胞中高表达，可能与免疫抑制微环境形成有关。
细胞间通讯网络重构
CellChat分析发现肿瘤样本中上皮细胞与内皮细胞、成纤维细胞间相互作用增强。上皮细胞特异性输出MIF信号通路，输入EGF和GRN信号。特别值得注意的是，上皮细胞与T细胞通过MIF-(CD74+CD44)配体-受体对增强相互作用，该通路可能通过促进炎症介质释放参与免疫调节。
关键基因的实验验证
通过12对临床样本的qRT-PCR验证，发现TGFB2、WRNIP1、CCL22、COTL1、IDO1、NFATC1和RUNX7在癌组织中显著上调。免疫组化进一步证实COTL1、CCL22和TGFB2蛋白在肿瘤组织中高表达。单细胞水平分析显示，COTL1阳性上皮细胞（COTL1-Pos）通过MIF-CD74_CXCR4和NECTIN2-TIGIT等通路与T细胞相互作用，并分泌CXCL3等趋化因子招募血管生成相关细胞，塑造促肿瘤微环境。
研究结论与展望
该研究构建的12基因ICD预后模型能有效预测结直肠癌患者生存结局，首次在单细胞层面揭示COTL1通过调控细胞趋化作用影响肿瘤免疫微环境的新机制。风险评分与临床病理特征的紧密关联使其具备转化应用潜力，为个体化免疫治疗策略制定提供了多维度的生物标志物体系。未来需通过前瞻性研究验证模型的临床适用性，并深入探讨ICD相关基因在结直肠癌发生发展中的具体分子机制。
