纳米材料辅助肝细胞癌免疫诊断分析与靶向治疗：从分子生物标志物到临床应用

本文系统整合转录组学与蛋白质组学数据，鉴定出肝细胞癌（HCC）中RFC2、HSP90AB1、YWHAZ等关键免疫相关生物标志物，并通过B细胞表位预测及肽段验证揭示其诊断潜力。研究创新性地将多组学筛选与纳米材料平台（如金纳米粒子、量子点）结合，为HCC早期无创诊断和免疫治疗策略开发提供了新思路。

　　

Aims and objectives

本研究旨在鉴定肝细胞癌（HCC）中免疫相关的转录组和蛋白质组生物标志物，并表征其B细胞表位，以整合于纳米材料辅助的生物传感器和免疫调节平台，用于早期诊断和靶向治疗。

Methods

通过整合转录组（TCGA-LIHC）和蛋白质组数据，进行多组学分析以识别HCC中的差异表达基因（DEGs）。利用蛋白-蛋白相互作用网络和通路富集分析筛选枢纽基因。选择RFC2、HSP90AB1、YWHAZ、CYP2E1和ADH4五个候选标志物，在85例HCC患者和50例健康对照的临床队列中通过qRT-PCR和血清ELISA验证。使用BepiPred 2.0预测B细胞表位，并通过合成肽段ELISA评估免疫反应性。采用ROC曲线分析诊断性能。

Results

RFC2、HSP90AB1和YWHAZ显著上调（|log₂FC|>0.2）且血清表达水平高，而CYP2E1和ADH4持续下调。预测的B细胞表位显示强免疫反应性（AUC>0.84），具备诊断潜力。富集分析表明上调DEGs参与细胞周期和有丝分裂进程，下调基因与免疫抑制和代谢功能障碍相关。这些验证后的免疫原性表位为纳米材料功能化生物传感器（如金纳米粒子ELISA、石墨烯电化学平台、肽段包被量子点）提供了锚点，可实现超灵敏多重HCC检测。

Conclusion

通过整合多组学筛选与表位水平验证，本研究鉴定出一组新型免疫原性生物标志物，适用于纳米材料驱动的HCC诊断。这些发现支持肽-纳米支架复合物在开发微创、免疫响应性生物传感和治疗工具中的转化潜力。

1 Introduction

癌症是全球发病和死亡的主要原因，2022年新发病例近2000万例。肝细胞癌（HCC）占病例的7.8%，导致83万死亡。HCC的生物学复杂性和异质性对早期诊断和治疗构成挑战。免疫相关基因在肿瘤进展和免疫逃逸中起关键作用，成为诊断和治疗靶点。纳米材料因其独特性质可增强诊断探针和治疗剂的递送效率，并调节肿瘤微环境（TME）中的免疫反应。本研究通过整合高通量转录组数据与纳米材料应用，探索HCC的分子机制，旨在发现用于免疫诊断和免疫调节的新型生物标志物。

2 Methods

研究经宁波大学附属李惠利医院伦理委员会批准。转录组数据来自GEO数据库，使用RMA算法标准化，通过limma包识别DEGs（|log₂FC|>0.2，FDR<0.05）。功能富集采用g:Profiler和Enrichr，PPI网络通过STRING构建。qRT-PCR验证基因表达，ELISA检测血清蛋白水平。B细胞表位由BepiPred预测，合成肽段通过SPPS制备，并通过HPLC、ESI-MS和CD表征。肽段免疫反应性通过间接ELISA和ROC曲线评估。

3 Results

转录组分析识别429个上调和438个下调DEGs。热图显示肿瘤与正常组织明显聚类。富集分析提示上调基因富集于细胞周期和RNA代谢，下调基因涉及代谢和免疫通路。PPI网络显示上调基因与翻译机制相关，下调基因形成代谢酶集群。qRT-PCR和ELISA证实RFC2、HSP90AB1、YWHAZ上调，CYP2E1、ADH4下调。肽段ELISA显示RFC2、HSP90AB1和YWHAZ表位具有高诊断效能（AUC>0.84）。

4 Discussion

多组学分析揭示HCC中细胞周期激活与代谢/免疫抑制的双重特征。RFC2、HSP90AB1和YWHAZ的过表达与肿瘤增殖和免疫逃逸相关，而CYP2E1和ADH4下调反映肝功能丧失。表位验证为纳米材料平台（如AuNPs、量子点）提供了高特异性接口，有望推动HCC早期诊断和免疫治疗发展。

5 Conclusion

本研究鉴定的生物标志物及免疫原性表位为纳米材料辅助的HCC诊断和治疗策略奠定了分子基础，具有重要转化价值。