IFI6作为乳腺癌新型预后生物标志物及其与免疫浸润相关性的生物信息学分析

《Scientific Reports》：Bioinformatics analysis of IFI6 as a novel prognostic biomarker and its correlation with immune infiltration in breast cancer

本研究针对乳腺癌预后标志物缺乏的问题，通过生物信息学分析探讨IFI6的表达特征及临床意义。研究发现IFI6在乳腺癌中显著上调，与不良预后相关，并构建了整合IFI6的列线图预测模型。单细胞测序揭示IFI6主要表达于上皮肿瘤细胞，且与调节性T细胞、M1巨噬细胞等免疫细胞浸润显著相关，为乳腺癌免疫治疗提供了新靶点。

　　

乳腺癌已成为全球发病率最高的恶性肿瘤，严重威胁女性健康。尽管手术、化疗、放疗、内分泌治疗和单克隆抗体治疗等医疗手段不断进步，但晚期乳腺癌的治疗效果仍不理想，患者依然面临复发和死亡的风险。研究表明，乳腺癌的预后和治疗反应与临床、病理及分子特征显著相关。虽然已有多种分子被确定为乳腺癌早期诊断和预后评估的生物标志物，但这些标志物仍存在一定局限性，因此迫切需要识别新型可靠的乳腺癌预后生物标志物。

干扰素α诱导蛋白6（IFI6）是FAM14蛋白家族成员，主要定位于线粒体内膜，是干扰素刺激基因之一。既往研究表明IFI6在乳腺癌和胃癌等多种恶性肿瘤中发挥作用，是雌激素信号传导的靶点，与他莫昔芬治疗耐药相关，并在多发性骨髓瘤和乳腺癌中被鉴定为抗凋亡蛋白。然而，IFI6在乳腺癌肿瘤微环境中的全面作用尚不清楚，很少有研究利用整合计算方法系统探讨其在预测免疫浸润和临床预后方面的价值。

本研究通过综合生物信息学分析方法，探讨了IFI6在乳腺癌中的表达特征和预后意义。研究人员利用TIMER 2.0、GEPIA和UALCAN等多个数据库分析IFI6在各类癌症中的表达情况，并通过Western blot实验在乳腺癌细胞系中验证IFI6蛋白表达水平。同时，结合临床病理参数分析IFI6表达与乳腺癌患者预后的关系，构建了整合IFI6的预后预测列线图模型。

研究采用的主要技术方法包括：利用TCGA和METABRIC等公共数据库的基因表达数据和临床信息；应用CIBERSORT、ESTIMATE等算法评估免疫细胞浸润；通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析肿瘤微环境中细胞组成；使用基因集富集分析（GSEA）探索IFI6相关信号通路；采用Cox回归分析和随机森林等机器学习方法构建预测模型。

Elevated expression of IFI6 in breast cancer

研究发现IFI6在多种人类癌症中表达上调，包括膀胱尿路上皮癌、乳腺癌、胆管癌等。GEPIA和UALCAN数据库分析均证实IFI6在乳腺癌组织中的mRNA表达水平显著高于正常组织。Western blot分析进一步显示，IFI6在HCC1937、BT549、MCF-7和MDA-MB-231等乳腺癌细胞系中的蛋白表达水平明显升高。

Clinicopathological significance of IFI6 expression in breast cancer

IFI6表达与乳腺癌临床分期显著相关，在1-4期患者中均明显上调。在不同分子亚型中，IFI6在管腔型、HER2阳性和三阴性乳腺癌（TNBC）亚型中表达升高。随着淋巴结转移状态进展（N0、N1、N2和N3），IFI6表达水平逐步增加。年轻患者（≤51岁）、微乳头状癌组织学类型、高Scarff-Bloom-Richardson（SBR）分级和晚期Nottingham预后指数（NPI）的乳腺癌患者IFI6 mRNA水平显著升高。此外，IFI6表达与孕激素受体（PR）和HER2状态呈正相关。

Prognostic value of IFI6 expression in breast cancer

IFI6高表达与乳腺癌患者总生存期（OS）和无复发生存期（RFS）不良显著相关。ROC曲线分析显示IFI6诊断性能的曲线下面积（AUC）值为0.870。Kaplan-Meier分析进一步证实，IFI6高表达与较差的OS和RFS显著相关。在ER阳性、PR阳性、HER2阳性和淋巴结阳性亚型中，IFI6高表达均与不良预后相关。

Construction and validation of the IFI6-based prognostic model

多变量Cox回归显示IFI6是乳腺癌的独立预后预测因子（HR：1.082）。研究人员构建了整合临床因素和IFI6的列线图，校准曲线显示模型在1年、3年和5年时间点的预测OS与实际观察值具有良好一致性。列线图预测1年、3年和5年OS的AUC值分别为0.714、0.622和0.626，显示出中等判别能力。决策曲线分析（DCA）表明列线图提供了一定的临床净获益。在外部验证队列（GSE7390和GSE42568）中，列线图也显示出良好的预测性能。

Gene set enrichment analysis(GSEA)

GSEA分析发现IFI6介导的关键生物学过程包括干扰素γ反应、干扰素α反应、IL-6-JAK-STAT3信号通路、炎症反应、补体和DNA修复。这些结果表明IFI6在肿瘤发生中的作用可能与肿瘤免疫学相关。

Network construction of IFI6 co-expressed genes in breast cancer

共表达网络分析发现5785个基因与IFI6表达正相关，6534个基因负相关。正相关最显著的前三个基因是ISG15（r=0.898）、IFIT1（r=0.893）和OAS1（r=0.850）；负相关最显著的是FAM172A（r=-0.442）、TMEM168（r=-0.396）和FAM168B（r=-0.404）。

Enrichment analysis of IFI6 and co-expressed genes

GO和KEGG富集分析显示，IFI6共表达基因在I型干扰素信号传导、对I型干扰素的细胞反应等生物学过程中显著富集。KEGG通路分析发现这些基因在丙型肝炎、甲型流感、麻疹和Epstein-Barr病毒感染通路中富集。

IFI6 is relevant to immune infiltration

IFI6表达与免疫评分（r=0.26）和ESTIMATE评分（r=0.13）正相关，与肿瘤纯度负相关（r=-0.14）。在22种免疫细胞类型中，20种在IFI6高表达和低表达组间存在显著差异。调节性T细胞和M1巨噬细胞与IFI6表达强正相关，而幼稚B细胞和浆细胞与IFI6表达负相关。

Single-cell RNA sequencing(scRNA-seq) reveals IFI6-associated immune landscape in BC

单细胞RNA测序将794,443个细胞分为39个簇，注释为9种主要细胞类型。IFI6在不同细胞簇中异质性表达，主要在上皮细胞中表达，而在T细胞和髓系细胞中主要为IFI6阴性状态，表明IFI6高表达可能与"冷"免疫微环境相关。

The expression of IFI6 is associated with immunomodulators

IFI6表达与多种免疫刺激分子正相关，相关性最强的包括CD80（r=0.438）、CD86（r=0.349）等。同时，IFI6与免疫抑制剂相关，最强关联的是LGALS9（r=0.553）、LAG3（r=0.494）等。此外，IFI6与主要组织相容性复合体（MHC）分子正相关，特别是TAP1（r=0.611）、HLA-B（r=0.590）等。

本研究通过综合生物信息学分析证实，IFI6在乳腺癌中表达上调，与不良预后相关，并构建了具有良好预测性能的预后列线图。研究发现IFI6表达与免疫细胞浸润模式显著相关，特别是与调节性T细胞和M1巨噬细胞正相关，与幼稚B细胞和浆细胞负相关。单细胞RNA测序揭示IFI6主要在上皮肿瘤细胞中表达，可能与形成"冷"免疫微环境相关。此外，IFI6表达与多种免疫调节剂显著相关，包括免疫刺激剂、免疫抑制剂和MHC分子。

这些发现扩展了对IFI6在乳腺癌中作用的理解，不仅证实了其作为独立预后因素的价值，还揭示了其在调节肿瘤免疫微环境中的潜在功能。IFI6可能通过影响线粒体活性氧（mtROS）产生、干扰素信号通路和免疫细胞浸润，在乳腺癌进展和免疫逃逸中发挥重要作用。该研究为IFI6作为乳腺癌免疫治疗潜在靶点提供了理论依据，为开发新的风险分层和免疫治疗策略提供了新视角。然而，研究结果仍需进一步实验验证，包括IFI6在免疫调节中的具体机制及其在不同乳腺癌亚型中的功能差异。