氨基酸代谢相关生物标志物的鉴定与验证及其在肺腺癌中的潜在机制研究

《Current Gene Therapy》：Identification and Validation of Amino Acid Metabolism-Related Biomarkers and Investigation of their Potential Mechanisms in Lung Adenocarcinoma

　　

摘要

背景：在肺腺癌（LUAD）中，氨基酸（AAs）的代谢在肿瘤细胞的生长、浸润和转移过程中起着关键作用。然而，与氨基酸代谢相关的基因（AAMRGs）作为LUAD预后指标的潜力仍不明确。因此，本研究旨在评估AAMRGs在LUAD患者中的预后价值。

方法：我们从两个关键数据库中提取了LUAD的转录组信息，即癌症基因组图谱计划（TCGA）和基因表达组学数据库（Gene Expression Omnibus）。使用非负矩阵分解（NMF）聚类技术根据患者的AAM谱型对LUAD病例进行分类，然后评估其生存率和免疫细胞组成。通过limma软件识别出各亚组间共有的失调转录本，并通过DAVID进行功能注释，包括基因本体论分析和京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）通路分析。利用TCGA获得的LUAD样本，我们构建了一个基于五个预后指标的预后框架。分析方法包括单变量Cox回归、最小绝对收缩选择回归（least absolute shrinkage and selection operator regression）和多变量Cox回归。通过基因集富集分析（GSEA）比较了不同队列之间的分子通路。实时定量聚合酶链反应（RT-qPCR）和免疫组化（IHC）分析用于验证模型的关键遗传成分。

结果：NMF聚类分析将497名LUAD患者分为三个生存率存在明显差异的亚组。这些亚组在免疫细胞群体上存在显著差异，尤其是在单核细胞和肥大细胞方面。对176个差异表达基因（DEGs）的分析显示，这些基因在T淋巴细胞刺激、免疫反应和额外免疫相关过程中富集。预后框架使用了ERO1LB、HPGDS、LOXL2、TMPRSS11E和SLC34A2等生物标志物构建。此外，GSEA分析表明高风险与细胞周期过程相关，而低风险则与花生四烯酸代谢通路相关。对1128个DEGs的分析显示，在高风险和低风险队列之间，多种生理过程（包括细胞分裂、p53信号通路和免疫反应）存在富集现象。RT-qPCR分析证实了ERO1LB和TMPRSS11E在LUAD样本中的表达水平升高。IHC结果也证实了ERO1LB和TMPRSS11E在LUAD样本中的表达水平升高。

结论：本研究鉴定的五个AAMRGs经过验证，并被适当地用于构建一个风险评估模型，该模型有可能作为LUAD患者的预后生物标志物。