与铜死亡（Cuproptosis）相关的铁死亡（Ferroptosis）基因特征：一种用于结肠癌患者的预后评估工具

《Cancer Reports》：Cuproptosis-Related Ferroptosis Gene Signature: A Prognostic Tool for Colon Cancer Patients

构建基于杯状-铁氧化死亡相关基因（CFRGs）的结直肠癌预后模型，整合TCGA和GEO多组学数据，通过LASSO-Cox回归筛选8个核心基因。结果显示高风险组免疫微环境浸润增加、肿瘤突变负荷（TMB）升高，对奥兰扎平治疗更敏感，单细胞测序验证CFRGs在肿瘤微环境中异质性表达，免疫组化证实GLS和YAP1在结直肠癌组织显著高表达。模型验证AUC达0.781，可独立预测预后并指导个体化治疗。

　　近年来，随着对细胞死亡机制的深入研究，科学家们发现，除了传统的细胞凋亡之外，铁死亡（ferroptosis）和铜死亡（cuproptosis）等新型程序性细胞死亡形式在多种癌症的发生、发展和治疗中扮演着关键角色。铁死亡是一种依赖铁离子的非凋亡性细胞死亡，其核心机制涉及铁依赖性脂质过氧化反应的失控，而铜死亡则是通过细胞内铜离子在细胞器中的积累，进一步影响三羧酸循环（TCA）中相关蛋白的聚集，从而引发蛋白毒性应激并导致细胞死亡。这两种细胞死亡机制在生理和病理过程中具有相互作用，特别是在癌症的发展中，它们的协同调控可能成为治疗策略的重要突破口。

本研究聚焦于结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）这一全球发病率和死亡率均居前三的恶性肿瘤，旨在构建一个基于铜死亡相关铁死亡基因（cuproptosis-related ferroptosis genes, CFRGs）的预后模型，以预测结直肠腺癌（Colorectal Adenocarcinoma, COAD）患者的临床预后。通过对来自癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas, TCGA）和基因表达数据库（Gene Expression Omnibus, GEO）的多组学数据进行整合分析，研究团队识别出八种具有显著预后价值的CFRGs基因，并进一步探讨了这些基因与肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）、免疫浸润、药物敏感性和免疫治疗响应之间的潜在关联。

研究采用了一系列先进的分析方法，包括方差分析、皮尔逊相关分析、LASSO算法和Cox回归模型，以构建出具有临床意义的预后基因特征模型。同时，利用多种计算策略分析了风险评分与免疫浸润特征之间的关系，包括使用单细胞RNA测序数据来验证模型基因的表达模式。此外，研究团队还对高风险和低风险患者群体的体细胞突变和药物敏感性进行了比较，并通过免疫组织化学分析验证了主要特征基因的表达情况。结果显示，高风险组患者的免疫细胞和基质细胞浸润程度较高，同时免疫检查点表达也更为活跃，这可能意味着他们对某些免疫治疗药物（如奥兰扎平）的响应更强。进一步的RT-PCR和免疫组织化学分析证实了在COAD组织中，GLS和YAP1等关键基因的表达水平显著高于邻近的非癌组织。

为了进一步评估该预后模型的独立预测能力，研究团队进行了Cox回归分析，并构建了一个包含风险评分的生存预测模型。通过绘制Kaplan-Meier生存曲线，研究发现高风险组患者的整体生存率明显低于低风险组。此外，利用时间依赖的ROC曲线和时间ROC包对模型的预测准确性进行了评估，结果显示该模型在1年、3年和5年的生存预测中具有良好的一致性。同时，研究团队还开发了一个用于预测患者生存率的列线图（nomogram），并通过校准曲线验证了该模型的可靠性。这些分析表明，基于CFRGs的预后模型不仅能够有效预测患者的免疫浸润和免疫治疗响应，还为制定个体化的治疗方案提供了新的理论依据。

在肿瘤微环境分析方面，研究团队通过单细胞RNA测序数据发现，CFRGs基因在不同细胞亚群中呈现出显著的表达差异。例如，GLS基因在几乎所有细胞类型中都表现出高表达，而YAP1和FABP4则主要在周细胞和成纤维细胞中高表达。这些结果揭示了CFRGs在肿瘤微环境中的细胞特异性表达模式，为理解它们在肿瘤进展中的作用提供了新的视角。同时，研究还发现，低风险组患者的肿瘤突变负荷（TMB）较低，这可能意味着他们对免疫治疗药物的敏感性更高，而高风险组患者则表现出较高的TMB，与较差的预后密切相关。

在药物敏感性预测方面，研究团队利用癌症药物敏感性基因组数据库（Cancer Drug Sensitivity Genomics, GDSC）对高风险和低风险患者群体对不同药物的反应进行了评估。结果表明，低风险组患者对某些化疗药物（如卡培他滨、顺铂、奥沙利铂和索拉非尼）的IC50值（半数抑制浓度）较低，这可能意味着他们对这些药物的敏感性更高。这些发现为未来开发针对高风险和低风险患者的个性化治疗策略提供了重要的参考依据。

此外，研究团队还通过单细胞测序数据揭示了CFRGs在肿瘤微环境中的具体表达模式，进一步探讨了这些基因在不同细胞亚群中的功能差异。通过构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络，研究发现GLS与IDH2之间存在显著的相互作用，这可能为理解铁死亡与铜死亡之间的调控关系提供了新的线索。同时，研究还发现，CFRGs的表达与肿瘤细胞的侵袭性和转移性密切相关，表明这些基因在癌症进展中的关键作用。

在临床验证方面，研究团队对GLS和YAP1等关键基因进行了RT-PCR和免疫组织化学分析，以确认其在COAD组织中的表达水平。结果表明，这些基因在COAD组织中表现出显著的高表达，与较差的预后和免疫浸润特征密切相关。这些发现不仅为后续研究提供了理论支持，也为开发针对CRC的潜在治疗靶点（如GLS和YAP1）奠定了基础。

综上所述，本研究构建的基于CFRGs的预后模型不仅能够有效预测COAD患者的免疫浸润和免疫治疗响应，还揭示了这些基因在肿瘤微环境中的调控作用。研究结果表明，该模型在临床应用中具有较大的潜力，能够为个体化治疗方案的制定提供科学依据。然而，研究仍存在一定的局限性，例如需要更多的体外和体内实验来验证基于生物信息学的发现，并且由于主要依赖于公共数据库的回顾性分析，可能受到数据偏倚的影响，因此后续的大规模前瞻性临床试验对于验证该模型的实用性和稳健性至关重要。