《International Journal of Biological Macromolecules》：Flap endonuclease 1 drives tumorigenesis across cancers and is a master regulator of proliferation and genomic instability in liver cancer
编辑推荐：
本研究通过整合TCGA、GTEx及CPTAC等多组学数据，系统分析FEN1在33种癌症中的表达、突变特征及临床意义，发现FEN1在17种癌症中显著过表达，并与肿瘤进展、预后不良及免疫微环境调控相关。实验验证显示FEN1敲低可抑制肝癌细胞增殖、迁移及DNA修复能力，证实其促癌机制及潜在诊断价值。
Fang Li|Xu Ji|Yuzhe Zhang|Aoran Liu|Ruipeng Li|Xiaoli Peng|Yan Wang|Jipeng Mei|Yuan Yang|Yanliang Wang|Lina Wu|Bengang Wang|Ye Zhang
中国医科大学第一医院肿瘤研究所第一实验室，沈阳，中国
摘要
本研究通过结合多组学分析和实验验证，探讨了Flap内切酶1（FEN1）作为不同癌症类型的预后和免疫相关生物标志物的作用。我们基于癌症基因组图谱（TCGA）、基因型-组织表达（GTEx）和临床蛋白质组肿瘤分析联盟（CPTAC）的多组学数据，确定了33种癌症类型中FEN1的表达情况、突变特征及其临床意义。通过在肝细胞癌（LIHC）细胞系（Huh-7和HCCLM3）中进行FEN1敲除实验，研究了FEN1对细胞增殖、迁移、细胞周期进展和DNA损伤修复的影响。研究发现，FEN1在17种癌症中表达过度，包括乳腺癌（BRCA）、肝细胞癌（LIHC）和肺腺癌（LUAD）。FEN1的表达过度与肿瘤分期、不良预后和诊断结果显著相关。从机制上讲，FEN1通过促进细胞周期进展和DNA损伤修复过程来促进恶性细胞表型的形成。外部数据集分析证实FEN1在肝癌组织中上调，并与较差的生存率呈正相关。体外和体内实验表明，FEN1的敲低可以抑制HCC细胞和肿瘤的增殖、迁移、细胞周期进展和DNA修复能力。总之，全癌症范围的研究表明，FEN1在多种癌症类型中表达过度，并与不良的临床病理特征相关，这表明其具有作为广泛生物标志物的潜力。此外，FEN1还与免疫微环境的调节有关，在某些情况下，可能与免疫治疗反应相关。在肝细胞癌模型中，实验验证显示FEN1通过促进增殖、迁移和基因组不稳定性来刺激肿瘤发生。
引言
全癌症分析旨在确定不同癌症中的分子，试图识别异质性癌症中的共同趋势和复杂的驱动因素。这为精准肿瘤学提供了新的视野。尽管来自癌症基因组图谱（TCGA）和国际癌症基因组联盟（ICGC）项目的大量多组学数据非常受欢迎，但大多数研究仅限于单一癌症类型，导致对肿瘤异质性和共同致癌途径的系统理解有限[1]。全癌症分析有助于分析不同癌症中的基因组、表观基因组和转录组变化，识别常见的驱动事件，包括TP53突变和MYC扩增以及肿瘤微环境的调节模式。此外，它还有助于确定广谱抗癌治疗的治疗靶点[2]。此外，肿瘤对药物的抗性和免疫治疗反应的变化通常与不同癌症中的分子特征相关。在本研究中，我们通过结合不同的多组学数据对Flap内切酶1（FEN1）进行了全面的全癌症分析。克服肿瘤异质性以改进个性化治疗策略在精准肿瘤学领域至关重要。
FEN1是一种进化上保守的结构特异性核酸酶，在多种DNA代谢过程中发挥作用，包括Okazaki片段的成熟、碱基切除修复和同源重组[4]。FEN1功能的异常可能导致基因组不稳定，因为累积的DNA断裂或复制错误会促进肿瘤发生。最近的研究发现，FEN1在多种实体瘤中失调，包括乳腺癌（BRCA）[5]、卵巢癌[6]、结直肠癌和血液系统恶性肿瘤[7]。在这些人类癌症中，FEN1的表达过度与不良临床结果相关。特别是，在ER阳性和ER阴性的BRCA中，高FEN1表达与不良预后相关，并且是不良生存的独立预测因子[8]。在上皮性卵巢癌中，高FEN1表达与疾病晚期和不良生存相关[9]。
尽管FEN1的致癌机制在个别癌症类型中已经得到了广泛研究[10]，但其在全癌症水平上的行为仍不清楚。首先，大多数全癌症分析集中在高频驱动基因（如TP53、KRAS）或信号通路（如PI3K-AKT）上[11]；然而，FEN1在不同癌症类型中的突变频率、拷贝数变异和表达异质性仍然未知[12]。尽管TCGA全癌症图谱提供了FEN1的基因组数据，但它缺乏关于FEN1的功能性突变（特别是在催化活性位点）与临床肿瘤特征（如肿瘤分期和转移）之间关系的分析[10]。此外，FEN1如何以癌症特异性的方式与其他DNA修复蛋白（如PCNA、XRCC1）相互作用仍不清楚，这限制了FEN1作为广谱治疗靶点的进展。此外，研究表明FEN1的表达过度与个别癌症中免疫浸润减少有关，而FEN1下调可以抑制PD-L1的表达[13]。然而，FEN1的潜在免疫相关机制在全癌症水平上尚未得到研究。因此，系统的全癌症分析有助于识别不同恶性肿瘤之间的共性和差异，为进一步研究提供假设。我们的研究是对FEN1的全面全癌症分析，确定了其在肿瘤进展和肿瘤治疗反应中的可能作用。此外，我们使用肝细胞癌作为代表性模型，通过实验验证了这些发现，以阐明其对肿瘤进化的影响。
数据收集和预处理
FEN1表达和突变景观的详细全癌症分析
TCGA数据分析显示，与匹配的正常样本相比，FEN1在多种恶性肿瘤类型（包括膀胱尿路上皮癌（BLCA）、BRCA、胆管癌（CHOL）、结肠腺癌（COAD）、食管癌（ESCA）、头颈鳞状细胞癌（HNSC）、肾透明细胞癌（KIRC）、肾乳头状细胞癌（KIRP）、肝细胞癌（LIHC）、肺腺癌（LUAD）、肺鳞状细胞癌（LUSC）等肿瘤样本中显著上调。
讨论
通过分析TCGA和GTEx数据库的数据，我们注意到大多数癌症类型中FEN1表达水平发生了显著变化。FEN1与癌症分期和预后显著相关，包括总生存期（OS）、无病间隔（DFI）、疾病-free interval（DFI）和病理完全缓解率（PFI）等指标，在许多类型中显示出潜在的诊断价值。这些相关发现表明FEN1可能是不同恶性肿瘤中的致癌因子；然而，在大多数情况下，其因果机制尚未阐明。
结论
我们的全癌症分析确定FEN1是一个频繁失调的基因，与多种癌症中的不良临床特征、免疫微环境调节和治疗反应相关。FEN1的表达过度与肿瘤进展、低生存率和免疫微环境调节（特别是Th1/Th2细胞浸润）显著相关。FEN1的诊断效果（AUC≥0.9）和免疫治疗反应的预测价值揭示了其临床相关性。
缩写
| 缩写 | 全称 | 缩写 | 全称 |
|---|
| BLCA | 膀胱尿路上皮癌 | LAML | 急性髓系白血病 |
| BH | Benjamini-Hochberg | LGG | 低级别脑胶质瘤 |
| BRCA | 乳腺癌 | LIHC | 肝细胞癌 |
| CESC | 宫颈鳞状细胞癌 | LUAD | 肺腺癌 |
| CHOL | 胆管癌 | LUSC | 肺鳞状细胞癌 |
| COAD | 结肠腺癌 | MESO | 间皮瘤 |
| CMap | 连接图谱 | OS | 总生存期 |
| DFI | 无病间隔 | PAAD | 胰腺腺癌 |
| DLBC | 弥漫大B细胞淋巴瘤 |
CRediT作者贡献声明
Fang Li：撰写——原始草稿，验证，研究。Xu Ji：方法学，数据管理。Yuzhe Zhang：可视化，正式分析。Aoran Liu：验证。Ruipeng Li：验证。Xiaoli Peng：数据管理。Yan Wang：数据管理。Jipeng Mei：可视化，软件。Yuan Yang：可视化，软件。Yanliang Wang：可视化，软件。Lina Wu：监督。Bengang Wang：项目管理。Ye Zhang：撰写——审阅与编辑，监督，概念化。
资助声明
本工作得到了国家自然科学基金（编号：82573305、82203818、82073244）和辽宁省科学技术厅应用基础研究计划（编号：2025JH2/101330063）的支持。
利益冲突声明
作者声明本研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的。作者明确表示与本文无关任何利益冲突。
致谢
在这项研究中，我要感谢我的研究合作伙伴们的共同努力以及我的导师们的悉心指导。
