多组学分析发现MCMBP是胰腺导管腺癌的预后生物标志物,并可能通过JAK–STAT3通路成为免疫相关的治疗靶点
《Frontiers in Immunology》:Multiomics profiling Identifies MCMBP as a prognostic biomarker and a potential immune-related target in pancreatic ductal adenocarcinoma via the JAK–STAT3 pathway
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时间:2025年11月19日
来源:Frontiers in Immunology 5.9
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胰腺导管癌(PAAD)中MCMBP的促癌机制及其与治疗响应的关系。通过多组学分析及实验验证,发现MCMBP高表达通过激活JAK-STAT3通路促进PD-L1表达,形成免疫抑制微环境,并与不良预后显著相关。低MCMBP表达患者对PD-1/PD-L1抑制剂和吉西他滨-紫杉醇联合化疗更敏感,并鉴定了Tozasertib、Motesanib等靶向药物。
MCMBP,即微染色体维持蛋白结合蛋白,作为一种分子伴侣,在多种癌症中表现出异常表达,被认为是潜在的诊断标志物和治疗靶点。然而,其在胰腺导管腺癌(PAAD)中的作用尚不明确。本研究通过整合多种多组学数据资源,包括TCGA、GTEx、CPTAC、GEO、GDSC、TIDE、HPA、MethSurv、DiseaseMeth以及LinkedOmicsKB数据库,全面探讨了MCMBP在PAAD中的功能及其在免疫微环境和药物敏感性中的作用。研究结果揭示了MCMBP在PAAD中的关键作用,包括促进肿瘤进展、影响免疫逃逸以及可能的治疗策略。
在癌症研究领域,胰腺导管腺癌因其高致死率和缺乏早期检测手段而备受关注。大多数患者在确诊时已处于晚期,手术预后较差。此外,基于FOLFIRINOX方案的术前化疗常常受到化疗耐药性的限制,而这种耐药性通常由基因组不稳定性及肿瘤微环境(TME)异质性所驱动。尽管抗PD-L1免疫治疗在一些癌症类型中展现出良好前景,但其在PAAD中的效果仍受免疫微环境抑制、PD-L1表达差异以及炎症信号通路过度激活的影响。因此,识别与免疫微环境相关的预后标志物,以配合抗PD-L1治疗,可能是改善治疗效果的关键方向。
MCMBP作为一种分子伴侣,其主要功能是协助微染色体维持(MCM)复合体的组装,通过其核定位信号(NLS)和WalkerB样结构域,防止该复合体在细胞质中的降解,从而确保DNA复制的准确性及细胞周期的正常进行。MCMBP还与MCM3和MCM5亚基相互作用,以建立备用复制起点,进而维持基因组稳定性。已有研究表明,MCMBP在肝细胞癌中通过调控DNA复制和细胞周期促进肿瘤进展,在乳腺癌中与较差的生存率相关,并且在结直肠癌中与复发风险增加相关,提示其在癌症中的潜在诊断和预后价值。此外,MCMBP在增殖性B细胞中高表达,表明其可能参与免疫调节过程。尽管如此,MCMBP在PAAD中的具体作用仍未得到充分研究。
本研究通过生物信息学方法,系统分析了MCMBP在PAAD中的表达、预后意义、表观遗传调控、免疫浸润模式、免疫治疗反应及潜在治疗药物。研究团队利用TCGA、CPTAC和GEO数据库,评估了MCMBP的临床病理特征及预后价值。通过Kaplan-Meier生存曲线和Cox比例风险模型,研究发现MCMBP的高表达与较差的预后显著相关,包括总体生存率(OS)和无进展生存率(PFI)。这些发现为MCMBP作为PAAD预后标志物提供了依据。此外,研究还构建了预测模型,将MCMBP表达、年龄、肿瘤分级和分期等独立预后因素整合为一个诺莫图(nomogram),以预测患者的生存概率。通过校准曲线、时间依赖性受试者工作特征(ROC)分析和决策曲线分析(DCA),研究进一步验证了该模型的预测性能。
在生物学功能分析方面,研究团队通过基因表达差异分析(DEGs)和功能富集分析(GO、KEGG、GSEA)揭示了MCMBP在PAAD细胞增殖、迁移、侵袭以及免疫调节中的作用。MCMBP的高表达与肿瘤微环境中的免疫细胞浸润、特别是调节性T细胞(Tregs)和M2型巨噬细胞的增加密切相关,表明MCMBP可能通过促进免疫抑制性细胞的浸润来推动肿瘤进展。此外,MCMBP还与PD-1和PD-L1等免疫检查点分子的上调相关,进一步支持其在免疫逃逸中的潜在作用。通过Western blot分析,研究确认了MCMBP在胰腺癌细胞中的表达水平,并发现其表达与PD-L1的表达呈正相关,提示MCMBP可能通过调控PD-L1的表达水平,影响T细胞的免疫应答能力。
在表观遗传调控方面,研究团队利用DiseaseMeth和TCGA数据库分析了MCMBP在肿瘤组织和正常组织中的甲基化水平。结果表明,MCMBP在肿瘤组织中的甲基化水平显著低于正常组织,且低甲基化水平与较差的预后相关。进一步的分析显示,MCMBP的表达水平与特定的m6A修饰状态密切相关,其中高表达的MCMBP与m6A“阅读者”(如IGF2BP1、IGF2BP3)和“书写者”(如VIRMA、YTHDF3)的上调相关,而低表达的MCMBP则与“擦除者”(如ALKBH5、FTO)的上调相关。这些发现表明,MCMBP的低甲基化和其相关的m6A修饰模式可能共同构成一个表观遗传特征,与PAAD的不良预后相关。
在免疫治疗反应预测方面,研究团队利用TIDE算法分析了MCMBP表达水平对免疫检查点阻断(ICB)治疗反应的影响。结果显示,MCMBP高表达的患者群体中,TIDE和排除(Exclusion)评分较高,而PD-L1评分较低,提示MCMBP可能削弱免疫治疗的效果。此外,通过IMvigor210队列数据的分析,研究团队进一步验证了MCMBP和PD-L1表达水平对患者生存率的积极影响,并发现MCMBP低表达的患者更可能对免疫治疗产生良好反应。这些结果为MCMBP作为免疫治疗预测标志物提供了支持。
在药物敏感性分析方面,研究团队整合了GDSC数据库的药物敏感性数据与MCMBP表达水平,利用oncoPredict R包计算药物敏感性评分,并通过Spearman相关性分析评估其与MCMBP表达的关联。结果显示,MCMBP高表达可能增加对某些化疗药物(如吉西他滨、紫杉醇)的敏感性,提示MCMBP可能作为预测药物反应的潜在标志物。此外,通过CMap数据库分析,研究团队筛选出了一些可能靶向MCMBP的小分子药物,包括Tozasertib、Motesanib、AMG-232、Linifanib和Filgotinib。这些药物与MCMBP的表达水平呈负相关,且在功能实验中显示出一定的治疗潜力。通过KEGG分析,研究进一步揭示了这些药物可能通过影响JAK-STAT和PD-L1信号通路,从而抑制MCMBP驱动的肿瘤进展。
在细胞实验方面,研究团队利用基因编辑技术(如shRNA)对MCMBP进行了敲低实验,并观察其对PAAD细胞增殖、迁移和侵袭的影响。结果显示,MCMBP的敲低显著抑制了细胞的增殖、迁移和侵袭能力,同时影响了细胞周期的进程,特别是G1-S期的转换。此外,MCMBP的敲低还导致上皮-间质转化(EMT)相关蛋白(如E-cadherin)的表达增加,而Vimentin和Snail的表达减少,进一步支持MCMBP在肿瘤细胞侵袭中的作用。通过免疫共培养实验,研究还发现MCMBP的敲低增强了T细胞的效应功能,表现为IFN-γ分泌的增加和STAT5磷酸化的增强,表明MCMBP可能通过抑制T细胞的激活,促进免疫逃逸。
研究团队还通过免疫组织化学(IHC)分析了MCMBP在PAAD组织中的表达情况。结果显示,MCMBP在肿瘤组织中的表达显著高于正常组织,且高表达与患者生存率下降相关。此外,MCMBP的高表达还与PD-L1的上调及CD8+ T细胞浸润的减少相关,进一步表明其在免疫逃逸中的作用。这些发现为MCMBP作为免疫治疗标志物提供了支持。
综上所述,MCMBP在PAAD中可能通过激活JAK-STAT3信号通路促进PD-L1的表达,从而导致免疫逃逸和肿瘤进展。MCMBP的高表达与较差的预后相关,并可能作为免疫治疗和化疗的潜在靶点。然而,研究仍存在一些局限性,如主要依赖于公共数据库的样本数据,缺乏直接的实验验证;此外,关于MCMBP如何通过表观遗传调控影响肿瘤进展的具体机制仍需进一步研究。未来的研究应结合体内实验,以更全面地理解MCMBP在肿瘤进展中的作用,并探索其作为治疗靶点的可行性。
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