内皮细胞昼夜节律基因作为肿瘤进展和免疫相互作用的预后调节因子：来自泛癌单细胞RNA测序的见解

《International Journal of Surgery》：Endothelial circadian rhythm genes as prognostic modulators of tumor progression and immune interactions: insights from pan-cancer single-cell rna sequencing

肿瘤微环境中内皮细胞昼夜节律失调与癌症进展及预后相关，通过多癌种单细胞测序分析发现内皮特异性昼夜节律基因集ENDO.CIRCADIAN.RHYTHM.SIG（含101基因），其中ITGA5、SLC2A3、SERPINE1等基因高表达与不良预后显著相关，并调控血管生成和炎症反应，尤其在肝细胞癌中表现突出，为开发基于昼夜节律的预后标志物和治疗靶点提供依据。

　　

摘要 通俗语言总结

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背景：

昼夜节律调控着许多对细胞稳态至关重要的生理过程，如细胞周期进展、DNA修复、新陈代谢和细胞凋亡。这些节律的紊乱与癌症的发生、进展和治疗反应有关。虽然昼夜节律基因在癌细胞中的作用已被充分研究，但它们对肿瘤微环境（TME），尤其是内皮细胞的影响仍需进一步探索。本研究调查了多种癌症中内皮细胞中与昼夜节律相关的基因的失调及其临床意义。

方法：

我们使用了Tumor Immune Single-cell Hub数据库中的单细胞RNA测序数据进行了跨癌症分析。共分析了15个独立的数据集，并采用了严格的数据处理步骤，包括过滤、质量控制和细胞类型鉴定。通过昼夜节律评分来量化昼夜节律活性，并识别在内皮细胞中表达升高的基因。Cancer Genome Atlas（TCGA）和Genotype-Tissue Expression（GTEx）数据集被用于预后分析。我们利用LASSO回归方法基于与昼夜节律相关的基因开发了一个风险模型，并在多个独立队列中进行了验证。

结果：

分析结果显示，内皮细胞表现出较高的昼夜节律评分，这突显了它们在调节TME中昼夜节律方面的关键作用。我们识别出一个基因特征集ENDO.CIRCADIAN.RHYTHM.SIG，其中包含101个与内皮细胞特异性昼夜节律正相关的基因。这些基因的失调在多种癌症类型中普遍存在，并与不良预后相关，其中ITGA5、SLC2A3和SERPINE1等基因被确定为潜在的风险因素。Kaplan-Meier生存分析表明，这些基因的高表达与总体生存率下降相关。ENDO.CIRCADIAN.RHYTHM.SIG表达与免疫浸润和基质成分的相关性表明，内皮细胞的昼夜节律调节着TME的关键方面。值得注意的是，这一昼夜节律基因集与血管生成和炎症途径显著相关，尤其是在肝细胞癌（LIHC）中。基于这些基因的乳腺癌（BRCA）预后风险模型表现出强大的预测能力。

结论：

内皮细胞的昼夜节律基因在调节肿瘤进展、免疫相互作用和患者预后方面起着重要作用。ENDO.CIRCADIAN.RHYTHM.SIG基因集的失调与不良临床结果相关，可能作为潜在的预后生物标志物和治疗靶点。我们的发现表明，针对TME中的昼夜节律途径可能有助于改进个性化癌症治疗策略。

通俗语言总结：本研究探讨了内皮细胞中与昼夜节律相关的基因如何影响癌症进展和患者预后。研究人员利用多种癌症类型的单细胞RNA测序数据发现，内皮细胞具有较高的昼夜节律活性，从而影响肿瘤微环境（TME）。他们识别出一个基因特征集ENDO.CIRCADIAN.RHYTHM.SIG，其中ITGA5、SLC2A3和SERPINE1等基因与不良预后相关。这些基因与血管生成和炎症过程有关，尤其是在肝癌中。基于这些基因的乳腺癌预后风险模型显示出很强的预测能力。针对这些昼夜节律途径可能有助于改善个性化癌症治疗，并可作为预后生物标志物。