UBE2H：从多组学整合分析到结直肠癌奥沙利铂耐药新标志物的发现

《Cancer Cell International》：An integrative analysis of transcriptome, methylome and single-cell RNA sequencing data identifies UBE2H as a marker of oxaliplatin resistance in colorectal cancer

本研究针对结直肠癌奥沙利铂耐药缺乏有效预测标志物的临床难题，通过整合转录组、甲基化组和单细胞RNA测序数据，发现UBE2H在耐药细胞系中表达升高且启动子甲基化降低，与患者不良预后显著相关。研究揭示UBE2H通过影响免疫细胞浸润和检查点分子表达参与耐药机制，为克服结直肠癌化疗耐药提供了新的生物标志物和潜在治疗靶点。

　　

在全球范围内，结直肠癌依然是威胁人类健康的重大疾病，其发病率和死亡率居高不下。奥沙利铂作为转移性结直肠癌标准化疗方案FOLFOX的核心药物，在临床应用中面临严峻挑战——随着治疗时间延长，患者不可避免地产生耐药性，导致治疗效果大打折扣。更令人困扰的是，目前临床上缺乏可靠的生物标志物来预测哪些患者会对奥沙利铂产生耐药，这使得个体化治疗方案的制定举步维艰。

耐药性的产生机制复杂多样，既与肿瘤细胞自身的特性有关，也受到肿瘤微环境中各种细胞成分的影响。特别是表观遗传学调控，尤其是DNA甲基化修饰，因其可逆性而成为近年来研究的热点。然而，关于DNA甲基化如何参与奥沙利铂耐药的具体机制，科学界仍知之甚少。同时，肿瘤微环境中的细胞异质性对奥沙利铂耐药的影响也亟待深入探索。

面对这些挑战，方金曼教授团队在《Cancer Cell International》上发表了创新性研究，通过多组学整合分析的方法，系统揭示了奥沙利铂耐药的新机制。研究人员首先从癌症药物敏感性基因组学(GDSC)数据库获取了结直肠癌细胞系的基因表达、DNA甲基化和IC₅₀值数据，根据10μM的IC₅₀阈值将细胞系分为敏感组和耐药组。通过差异表达分析和差异甲基化分析，研究人员发现了494个差异表达基因和4755个差异甲基化CpG位点。

功能富集分析显示，敏感组上调基因主要富集在转录调控、氨基酸代谢等过程，并包含c-Myc:Max、AP1等多种转录因子结合 motif。而耐药组上调基因则主要参与免疫系统过程、细胞死亡等通路，且富含干扰素调节因子(IRF)家族转录因子结合 motif。这些发现提示转录因子介导的调控网络可能在奥沙利铂耐药中发挥关键作用。

通过生存分析筛选，研究人员发现UBE2H在TCGA数据集和五个GEO数据集中均与较短生存时间显著相关。多变量Cox比例风险模型进一步证实UBE2H是结直肠癌预后的独立危险因素。值得注意的是，UBE2H在肿瘤组织中的表达水平显著高于正常组织，而其启动子甲基化水平则显著降低。

免疫浸润分析揭示了UBE2H表达与肿瘤微环境的密切关联。在UBE2H高表达组中，中央记忆CD4⁺ T细胞、浆细胞样树突状细胞、单核细胞等8种免疫细胞浸润增加，而Th17细胞浸润减少。同时，UBE2H高表达与免疫检查点分子CTLA4、PDCD1等的表达呈正相关，提示UBE2H可能通过调节免疫微环境参与奥沙利铂耐药。

单细胞RNA测序分析显示，UBE2H在正常结肠组织隐窝基底部的未分化和增殖性细胞中高表达，这些细胞特征与肿瘤干细胞特性相似。此外，UBE2H高表达的上皮细胞中上调基因富集于免疫和炎症相关通路，而下调基因则与动脉发育有关。

研究人员还通过亚硫酸氢盐测序验证了UBE2H启动子区在结直肠癌样本中的低甲基化状态。这一发现进一步支持了DNA甲基化在UBE2H表达调控中的重要作用。

研究的主要技术方法包括：从GDSC、TCGA和GEO数据库获取结直肠癌细胞系和患者组织的转录组、甲基化组数据；使用limma和ChAMP软件包进行差异表达和差异甲基化分析；通过单变量和多变量Cox比例风险模型评估基因的预后价值；利用CIBERSORTx和ssGSEA进行免疫细胞浸润分析；对单细胞RNA测序数据使用Seurat包进行细胞类型鉴定和伪批量分析。

研究结论表明，UBE2H作为一个新型的奥沙利铂耐药标志物，其表达水平与DNA甲基化状态、肿瘤细胞增殖和分化状态以及免疫微环境特征密切相关。这一发现不仅为结直肠癌奥沙利铂耐药的预测提供了新的生物标志物，也为理解耐药机制提供了新的视角。特别值得注意的是，UBE2H与免疫检查点分子的正相关关系提示，针对UBE2H高表达的耐药患者，联合免疫治疗可能是一种有前景的治疗策略。

该研究的创新之处在于首次通过多组学整合分析的方法，系统揭示了UBE2H在结直肠癌奥沙利铂耐药中的关键作用，并深入探讨了其与表观遗传调控、肿瘤细胞特性和免疫微环境的复杂关系。这些发现为克服结直肠癌化疗耐药提供了新的思路和潜在靶点，具有重要的理论意义和临床转化价值。

然而，研究也存在一定局限性，如UBE2H风险模型仅基于公共数据库的计算分析构建，实验验证的样本量有限，且缺乏UBE2H对奥沙利铂耐药的因果关系验证。未来的研究需要在更大规模的临床样本中验证UBE2H的预测价值，并通过功能实验深入探索UBE2H参与奥沙利铂耐药的具体分子机制。

总之，这项研究为我们理解结直肠癌奥沙利铂耐药机制提供了新的视角，UBE2H作为一个有前景的生物标志物和潜在治疗靶点，有望在未来的临床实践中发挥重要作用，为结直肠癌患者的个体化治疗带来新的希望。