《Computational and Systems Oncology》：Identification of Crucial Drug Targets and Pathways to Reprogram Drug Resistance Through Epigenetic Modulation in Advanced Lung Cancer Using Integrated Bioinformatics Approach
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这篇综述通过整合生物信息学方法，系统识别了晚期肺癌（ALC）中受DNA甲基化调控的关键耐药基因（mDRGs）。研究揭示了10个核心基因（如AGTR1、NTRK3、GFRA1）及其参与的MAPK、Ras等信号通路，证实了表观遗传重编程在逆转化疗耐药中的潜力，为开发新型表观遗传疗法提供了重要靶点。
引言
肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因，其中晚期肺癌（Advanced Lung Cancer, ALC）患者几乎均会出现化疗耐药。尽管靶向治疗（如EGFR-TKIs）和免疫疗法取得进展，耐药性仍是治疗失败的核心问题。传统研究多聚焦遗传突变机制（如EGFR T790M、ALK L1196M），但近年发现表观遗传修饰（如DNA甲基化、组蛋白修饰）在调控基因表达和耐药性中起关键作用。与不可逆的遗传突变不同，表观遗传改变具有可逆性，使其成为逆转耐药的理想干预靶点。本研究通过整合TCGA和GEO数据库的多组学数据，旨在系统识别ALC中甲基化驱动的耐药基因（methylation-driven drug resistance-related genes, mDRGs）及相关通路，为表观遗传重编程策略提供理论依据。
方法与材料
研究从TCGA-LUAD项目获取71例ALC患者（III/IV期）和30例正常组织的转录组与甲基化数据（Illumina Human Methylation 450K阵列）。通过DESeq2和limma包分别识别差异表达基因（Differentially Expressed Genes, DEGs）和差异甲基化基因（Differentially Methylated Genes, DMGs），筛选标准为FDR < 0.05且|log2FoldChange| > 1（表达）或|Δβ| > 0.2（甲基化）。从MSigDB获取癌症耐药相关基因（Drug Resistance Genes, DRGs），与DEGs、DMGs取交集得到mDRGs。通过DAVID进行GO和KEGG/Reactome通路富集分析，利用STRING和Cytoscape构建蛋白质相互作用网络，并采用CytoHubba（MCC/Degree算法）和MCODE识别核心基因。生存分析基于TCGA队列（n=530），通过Kaplan-Meier曲线评估hub基因的预后价值。结果在GEO数据集（GSE81089、GSE66836）中进行验证。
结果
- 1.
差异表达与甲基化景观：ALC中共识别8532个DEGs（5752上调、2779下调）和8313个DMGs（5816高甲基化、2497低甲基化）。甲基化驱动基因分析显示，610个基因与表达呈负相关（246个低甲基化-上调、365个高甲基化-下调），其中143个为mDRGs。
- 2.
功能富集分析：mDRGs显著富集于MAPK信号通路、Ras信号通路、趋化因子信号通路、EGFR-TKI耐药通路等；Reactome分析提示其参与GPCR下游信号转导和受体酪氨酸激酶信号传导。
- 3.
核心基因识别：PPI网络筛选出10个hub基因，包括FGFR2、BDNF、GFRA1、AGTR1、ENO1、GATA2、NTRK3、CXCL12、MSX1和FGF2。除ENO1为低甲基化上调外，其余均为高甲基化下调。生存分析显示，AGTR1、NTRK3和GFRA1的低表达与患者总生存期缩短显著相关（p < 0.05），具有预后价值。
- 4.
实验验证：GEO数据集验证了hub基因的表达与甲基化状态与TCGA结果一致。例如，FGFR2、FGF2、GATA2和GFRA1在外部队列中均呈现高甲基化-下调模式（Wilcoxon检验p < 0.01）。
讨论
Hub基因通过表观遗传沉默或激活参与耐药机制：
- •
AGTR1、NTRK3、GFRA1的高甲基化导致其表达沉默，破坏钙信号通路（AGTR1）、神经营养因子信号（NTRK3）和GDNF-RET通路（GFRA1），促进凋亡逃逸和耐药性；三者低表达均预示不良预后。
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ENO1低甲基化上调增强糖酵解（Warburg效应），为癌细胞提供代谢适应性，从而抵抗化疗压力。
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FGFR2和FGF2沉默激活替代通路（如PI3K/AKT），驱动EGFR-TKI耐药；CXCL12沉默则抑制免疫监视微环境。
研究局限性包括TCGA数据偏西方人群，需在亚洲队列中验证基因的普适性。未来需通过体外/体内实验确认表观遗传靶点的功能。
结论
DNA甲基化通过调控AGTR1、NTRK3等抑癌基因和ENO1等癌基因，共同塑造ALC的耐药表型。靶向这些表观遗传标志物（如去甲基化药物）可能重编程耐药性，为ALC的精准治疗开辟新途径。
