基于12种RNA修饰的lncRNA特征揭示非小细胞肺癌肿瘤异质性及潜在治疗新策略

《Hormones & Cancer》：Enhanced multi-omics analysis reveals a lncRNA signature with 12 RNA modifications to predict tumor heterogeneity and potential therapy in non-small cell lung cancer

本研究针对非小细胞肺癌(NSCLC)肿瘤异质性和治疗反应差异的临床难题，首次系统整合12种RNA修饰(RM)特征与长链非编码RNA(lncRNA)表达谱，通过多组学分析鉴定出两个具有显著预后差异的分子亚型。研究发现RM相关lncRNA特征可预测免疫微环境特征、基因组不稳定性及药物敏感性，为NSCLC的个性化治疗提供了新型生物标志物和靶向策略。

　　

肺癌是50岁以上人群癌症死亡的首要原因，其中非小细胞肺癌(NSCLC)占所有肺癌病例的80%以上，具有显著的肿瘤异质性。不同患者对化疗、免疫治疗和靶向治疗的反应存在巨大差异，这给临床治疗带来了严峻挑战。肿瘤异质性和RNA修饰的复杂相互作用近年来备受关注，RNA修饰通过调控RNA代谢的各个环节，在基因表达调控中发挥着关键作用。长链非编码RNA作为长度超过200个核苷酸的非编码RNA分子，在癌症生物学中扮演着重要角色，其异常表达与肿瘤发生发展密切相关。

该研究团队利用癌症基因组图谱(TCGA)和基因表达汇编(GEO)数据库的RNA测序数据，系统分析了12种主要RNA修饰类型，包括5-甲基胞嘧啶(m⁵C)、5-甲基尿苷(m⁵U)、7-甲基鸟苷(m⁷G)、选择性多聚腺苷酸化(APA)、tRNA修饰、N1-甲基腺苷(m¹A)、N1-甲基鸟苷(m¹G)、N6-甲基腺苷(m⁶A)、假尿苷、RNA帽甲基化、RNA编辑、尿苷化和2'-O-甲基化。研究人员通过差异表达分析、加权基因共表达网络分析(WGCNA)和单样本基因集富集分析(ssGSEA)等技术，构建了RM相关lncRNA特征，并验证了其临床预后价值。

关键技术方法

研究整合了TCGA数据库的1055个肺腺癌和肺鳞癌样本以及GEO数据库的372个NSCLC样本，采用limma包进行差异表达分析，使用WGCNA识别RM相关lncRNA模块，通过单变量Cox回归筛选预后相关lncRNA，并利用ConsensusClusterPlus进行无监督聚类分析。此外，还通过基因组变异分析、免疫细胞浸润评估和药物敏感性预测等方法全面表征了不同亚型的分子特征。

RM异常诱导NSCLC肿瘤微环境异质性

研究发现115个RM相关基因在NSCLC组织中异常表达，其中111个上调、4个下调。基于444个RM相关基因计算的RM评分与患者总生存期(OS)和疾病特异性生存期(DSS)显著相关。RM评分与肿瘤纯度呈正相关，而与大多数免疫细胞浸润呈负相关，特别是活化的CD8⁺ T细胞、效应记忆CD8⁺ T细胞和活化的树突状细胞。此外，38个免疫检查点基因的表达与RM评分呈负相关，这可能是高RM评分患者预后较差的原因之一。

预后显著的RM相关lncRNA的鉴定与聚类

通过WGCNA分析，研究人员从棕色模块中识别出730个RM相关lncRNA，其中63个与预后显著相关。AL161431.1、AC023824.3和LINC02253是风险最高的三个lncRNA，而AC027117.1、AC131157.1和AL161757.5则显示保护性作用。值得注意的是，LINC02253与ADAD2、METTL1、METTL5和METTL8等RM相关基因呈正相关，提示其可能通过稳定这些基因表达来调控RM状态和NSCLC进展。

基于这63个lncRNA的表达谱，研究将NSCLC样本分为两个簇群。簇群1和簇群2在总生存期和疾病无进展间隔方面存在显著差异。两个簇群在HALLMARK通路富集和临床特征分布上也表现出明显不同，且lncRNA簇群是NSCLC的独立预后因素。

RM相关特征的构建与验证

研究人员进一步通过WGCNA识别出簇群1特征基因879个和簇群2特征基因1473个。在外部数据集GSE37745和GSE42127中的验证表明，基于这些特征基因的簇群分类具有稳定的预后价值，簇群1的患者生存期显著优于簇群2。

RM簇群间分子特征和肿瘤免疫微环境的异质性

突变景观分析显示，簇群2的TP53和TTN基因突变率显著高于簇群1。簇群2样本在基因组改变分数(FGA)、基因组获得分数(FGG)和基因组丢失分数(FGL)方面也显著更高，表明其具有更高的突变负荷和染色体不稳定性。

免疫微环境分析显示，簇群1具有更活跃的免疫状态，包括更高的免疫细胞浸润、免疫检查点基因表达、HLA家族基因表达以及共刺激/共抑制分子表达。相比之下，簇群2表现出更"冷"的肿瘤免疫微环境，这可能是其预后较差的原因。

通过RM相关特征预测化疗和免疫治疗敏感性

T细胞炎症特征(TIS)评分在簇群1中更高，提示其对免疫治疗可能更敏感。虽然SubMap分析未达到统计学显著性，但趋势表明簇群1可能对PD1抑制剂有更好反应。药物敏感性预测显示，簇群1对Bosutinib、Cisplatin和Sorafenib等药物可能更耐药，而簇群2对Bicalutamide、Camptothecin和Vinblastine等药物更耐药。

研究结论与意义

该研究首次全面整合了12种主要RNA修饰类型与lncRNA表达谱，揭示了RM相关lncRNA特征在NSCLC预后预测、肿瘤微环境调控和治疗反应中的重要作用。研究发现的两个分子亚型具有显著的临床和生物学差异，为NSCLC的个性化治疗提供了新的生物标志物和治疗策略。簇群1可能更适合化疗联合免疫治疗的综合方案，而簇群2可能适用于特定化疗或靶向药物的单药治疗。

研究的局限性包括回顾性分析可能存在的偏倚、肿瘤微环境中丰富基质成分可能带来的混杂偏倚，以及缺乏实验验证已识别lncRNA的功能机制。未来需要在更大样本和更多样化患者队列中进行外部验证，并进一步探索已识别lncRNA与RNA修饰相互作用调控NSCLC进展的具体分子机制。

这项研究为理解NSCLC的分子基础提供了新视角，为开发个性化治疗策略奠定了重要基础，标志着RNA修饰研究在肺癌精准医疗领域的重要进展。