AIF1L作为铁死亡相关生物标志物在微卫星不稳定结直肠癌中的作用：多组学分析揭示其功能与诊断价值

本文推荐一篇关于微卫星不稳定（MSI）结直肠癌（CRC）中细胞死亡相关基因标志物的研究。作者通过整合TCGA和GEO数据库的转录组数据，结合加权基因共表达网络分析（WGCNA）和单细胞测序，鉴定出5个与预后相关的基因（POU4F1、AIF1L、SLC18A1、INSL4、HOXC6）。研究重点揭示了AIF1L通过调控铁死亡（ferroptosis）相关通路（如FACL4/GPX4轴）和免疫细胞浸润（如CD8+T细胞）影响MSI CRC进展，为免疫检查点抑制剂（ICIs）疗效预测提供了新靶点。实验验证表明，抑制AIF1L可降低细胞增殖和迁移能力，提示其作为预后生物标志物和治疗靶点的潜力。

　　

引言

结直肠癌（CRC）是全球癌症相关死亡的第二大原因，其发病机制与微卫星不稳定（MSI）密切相关。MSI-H型CRC因高突变负荷和免疫细胞浸润对免疫检查点抑制剂（ICIs）敏感，但仅约40%患者获益。本研究旨在探索MSI CRC中细胞死亡与免疫微环境的关联，通过多组学分析寻找新的预后标志物。

材料与方法

研究从TCGA和GEO数据库获取MSI CRC患者的转录组和临床数据，采用差异表达分析、WGCNA和Cox回归筛选基因。通过单细胞测序、免疫浸润分析和体外实验（如细胞增殖、迁移和铁死亡标志物检测）验证基因功能。动物模型采用异位移植评估基因在体内的作用。

结果

差异表达基因与功能富集

在MSI-H与MSS组间鉴定出1432个差异表达基因（DEGs），功能富集显示这些基因参与细胞死亡相关通路（如"中性粒细胞胞外陷阱形成"）和免疫调节。

风险模型构建与验证

通过WGCNA筛选出2588个MSI与细胞死亡相关基因（MSI-CDRGs），与DEGs交集后得到744个基因。进一步分析确立包含POU4F1、AIF1L、SLC18A1、INSL4和HOXC6的五基因风险模型。该模型在TCGA训练集（AUC >0.6）和外部验证集（GSE29621）中均能有效区分高危和低危患者，高危组总生存期显著缩短。

铁死亡与基因关联

风险评分与细胞死亡类型相关性分析显示，铁死亡评分在高危组中差异最显著。AIF1L和HOXC6与铁死亡正相关，且AIF1L在MSI-H组表达上调。GSEA提示AIF1L参与"癌症通路"和T细胞激活等免疫相关通路。

肿瘤微环境与免疫特征

高危组肿瘤纯度较低，免疫细胞浸润（如记忆B细胞、Th17细胞）活跃。AIF1L与单核细胞标记基因（如IL10RA）及铁死亡驱动基因（如FACL4）正相关，与抑制基因（如GPX4）负相关。尽管低危组免疫检查点基因（PD-1、CTLA-4）表达更高，但TIDE评分显示高危组可能更受益于ICIs，提示MSI CRC免疫应答的复杂性。

单细胞解析与CNV分析

单细胞数据将细胞分为11类，上皮细胞在肿瘤中比例最高。AIF1L在肿瘤上皮细胞中表达显著升高，且CNV推断显示非整倍体细胞富集于干细胞样TA细胞亚群，该类细胞与成纤维细胞通讯增强，可能促进肿瘤进展。

实验验证AIF1L功能

在MSI-H细胞系（如MC38）中敲低AIF1L后，细胞增殖（CCK-8/Edu实验）和迁移（划痕实验）能力下降。同时，铁死亡标志物FACL4表达降低，GPX4和GSH水平升高，MDA含量下降，表明AIF1L通过促进铁死亡驱动肿瘤发展。动物实验中，MSI-H小鼠肿瘤组织内AIF1L和FACL4表达更高，GPX4较低，进一步支持上述结论。

讨论

五基因模型为MSI CRC预后提供了新工具，其中AIF1L作为铁死亡的关键调节因子，可能通过影响脂质过氧化和免疫细胞功能（如CD8⁺T细胞活化）调控肿瘤进展。尽管AIF1L在甲状腺癌和乳腺癌中显示抑癌作用，但在MSI CRC中呈现促癌特性，提示其功能具有组织特异性。研究局限性包括缺乏前瞻性临床验证，未来需结合多组学与人工智能技术深化机制探索。

结论

AIF1L通过铁死亡通路调节MSI CRC的发展，可作为预后生物标志物和免疫治疗潜在靶点。本研究为优化MSI CRC个体化治疗提供了理论依据。