端粒维持相关基因在乳腺癌中的预后和免疫学意义：机制探索

《Breast Cancer: Targets and Therapy》：Prognostic and Immunological Implications of Telomere Maintenance-Related Genes in Breast Cancer: A Mechanistic Exploration

端粒维持相关基因（TMRGs）在乳腺癌（BC）中的表达差异及其预后价值的研究。通过多组学数据分析和单细胞RNA测序，筛选出5个预后相关基因（WT1, TPRXL, RAD54B, JUN, SEPHS2），构建了预测生存风险的有效模型，并揭示了其与免疫微环境及细胞通讯的调控机制。实验验证显示模型在临床样本中具有高准确性，JUN和RAD54B通过影响DNA修复和细胞周期调控被确认为风险因子，且JUN在单细胞层面广泛表达提示其关键作用。

　　乳腺癌（Breast Cancer, BC）作为一种全球高发的恶性肿瘤，长期以来受到医学界的广泛关注。其发病机制复杂，涉及多种分子通路和细胞间相互作用，而近年来，研究者逐渐发现，端粒维持机制（Telomere Maintenance Mechanisms, TMMs）在乳腺癌的发生发展过程中扮演着关键角色。端粒是染色体末端的特殊结构，主要由重复的DNA序列和相关蛋白复合物构成，其主要功能是保护染色体免受降解、重排和融合，并确保遗传信息在细胞分裂过程中的稳定性。端粒酶（telomerase）是一种核糖核蛋白聚合酶，能够通过添加端粒DNA重复序列到端粒的3’-OH末端，维持端粒长度。癌症细胞通过激活端粒酶，实现“复制性永生”，从而获得无限增殖的能力。这种机制不仅在癌症细胞的生长和存活中至关重要，还可能成为乳腺癌的预后生物标志物。因此，深入研究与端粒维持相关的基因（Telomere Maintenance-Related Genes, TMRGs）及其调控网络，对于提高乳腺癌的早期诊断、优化治疗策略和改善预后评估具有重要的临床价值。

本研究旨在系统分析乳腺癌患者中与端粒维持相关的预后基因，并构建一个能够有效预测患者生存状况的预后模型。通过整合多个乳腺癌数据集，我们识别出81个差异表达的端粒维持相关基因（DE-TMRGs）。基于这些基因，我们进一步筛选出五个与预后显著相关的基因（WT1、TPRXL、RAD54B、JUN和SEPHS2），并构建了一个风险模型。该模型能够将乳腺癌患者分为高风险和低风险组，两组在生存率上表现出显著差异。此外，我们通过免疫浸润分析和免疫检查点表达评估，揭示了不同风险组之间免疫微环境的显著差异。高风险组中，T细胞的激活程度更高，而低风险组则表现出更高的 Stromal Score 和 Estimate Score，这可能意味着低风险患者的肿瘤微环境更有助于免疫系统的抗肿瘤作用。同时，JUN和RAD54B被确定为与乳腺癌发生发展相关的因果风险因素，这为未来研究提供了新的方向。

研究还通过单细胞RNA测序技术，进一步分析了这些预后基因在不同细胞类型中的表达情况。结果显示，JUN在多种细胞类型中广泛表达，尤其是在肿瘤微环境中的关键细胞中，其表达水平与肿瘤进展密切相关。而TPRXL在乳腺癌组织中的表达水平较低，提示其可能在肿瘤发生过程中具有抑制作用。通过伪时间分析和细胞间通讯分析，我们发现乳腺癌样本中细胞间的通讯显著增强，这可能与肿瘤的侵袭性和转移能力有关。此外，细胞通讯网络中涉及的关键信号通路，如TGF-β、VEGF和Notch通路，均在乳腺癌的血管生成、免疫逃逸和药物耐受性中发挥重要作用。

为了验证这些预后基因在乳腺癌中的表达模式，我们收集了临床样本，并通过RT-qPCR和Western Blotting方法进行了实验检测。结果显示，RAD54B和SEPHS2在乳腺癌组织中表达水平显著高于正常组织，而JUN的表达则相对较低。这些实验结果与生物信息学分析结果一致，进一步支持了这些基因在乳腺癌发生发展中的重要性。RAD54B作为同源重组修复通路中的关键基因，其表达水平的异常可能影响乳腺癌细胞对放疗的敏感性。SEPHS2作为一种硒蛋白，参与tRNA氨基酰化过程，其在三阴性乳腺癌（Triple-Negative Breast Cancer, TNBC）中的高表达也得到了验证。而JUN作为一种AP-1家族的转录因子，其表达模式的变化可能与肿瘤的侵袭性和转移能力相关。

研究还通过构建miRNA和lncRNA调控网络，揭示了这些预后基因的分子调控机制。我们发现，JUN能够预测多个miRNA的表达，包括hsa-miR-200b-3p、hsa-miR-200c-3p和hsa-miR-137。这些miRNA可能通过调控JUN的表达，影响其在乳腺癌中的功能。此外，我们还分析了这些基因与化疗药物敏感性的关系，发现高风险组患者对某些化疗药物表现出更高的敏感性，这可能意味着该组患者具有更好的短期预后。这些发现不仅有助于理解乳腺癌的分子机制，还为个性化治疗提供了潜在的靶点。

本研究的另一个重要方面是通过Mendelian随机化（MR）分析，探讨这些预后基因与乳腺癌之间的因果关系。MR分析结果显示，JUN和RAD54B与乳腺癌存在显著的因果关联，表明它们可能是乳腺癌的重要驱动因素。同时，通过敏感性分析和异质性检验，我们验证了这些结果的可靠性，确保其能够作为可靠的生物标志物用于临床决策。

此外，我们还对这些基因在不同分子亚型中的表达模式进行了分析。研究发现，WT1在所有乳腺癌分子亚型中均表现出较高的表达水平，并与较差的预后相关。这提示WT1可能在乳腺癌的多条信号通路中发挥重要作用，如细胞周期调控和DNA修复。然而，目前关于WT1在乳腺癌中的具体作用机制仍需进一步研究。TPRXL的表达水平在乳腺癌组织中较低，但其具体功能和作用机制尚未完全明确，这为未来研究提供了新的方向。

本研究的结论表明，基于WT1、TPRXL、RAD54B、JUN和SEPHS2构建的端粒维持相关预后模型，不仅能够有效预测乳腺癌患者的生存风险，还揭示了这些基因在肿瘤微环境中的调控作用。该模型在多个数据集中均表现出良好的预测性能，AUC值分别为0.60、0.62和0.65，表明其具有较高的临床价值。然而，尽管本研究取得了重要进展，但仍存在一些局限性。例如，该模型仍需在更大的独立队列中进行验证，以确保其在不同人群中的适用性。此外，针对这些基因的生物学功能进行更深入的实验研究，有助于进一步明确其在乳腺癌中的作用机制，并为未来的精准治疗提供更坚实的理论基础。

总体而言，本研究为乳腺癌的分子机制探索和精准治疗策略提供了新的视角。通过整合多种生物信息学分析方法，我们不仅揭示了端粒维持相关基因在乳腺癌中的重要性，还发现了其与免疫微环境、细胞通讯和药物敏感性之间的复杂关系。这些发现不仅有助于提高乳腺癌的诊断和预后评估能力，还为开发新的治疗靶点和优化现有治疗方案提供了理论支持。未来，随着更多临床数据的积累和更深入的实验研究，这些基因及其调控网络有望成为乳腺癌治疗中的重要组成部分。