对黑色素瘤中与FOXC2基因相关的基因进行影响途径(impact pathway)和基因本体论(gene ontology)分析后发现,FOXC2转录因子在多种致癌途径和过程中发挥着重要作用

《Clinical and Translational Discovery》:Impact pathway and gene ontology analyses of FOXC2-correlated genes in melanoma reveal a role for the FOXC2 transcription factor in several oncogenic pathways and processes

【字体: 时间:2025年11月24日 来源:Clinical and Translational Discovery 1.9

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  FOXC2在黑色素瘤进展中起关键致癌作用,其表达升高与转移性肿瘤相关,并影响PI3K-Akt、Rap1等信号通路及ECM重构、胶原蛋白纤维组织等生物学过程,同时与CD8+ T细胞浸润负相关,提示FOXC2高表达可作为预后生物标志物及免疫治疗耐药预测指标。

  在癌症研究领域,FOXC2这一转录因子因其在多种肿瘤中的潜在作用而受到广泛关注。尽管FOXC2最初被发现与上皮源性癌症相关,如乳腺癌、卵巢癌和某些类型的白血病,但近年来的研究开始揭示其在非上皮源性癌症,尤其是黑色素瘤中的重要作用。本研究旨在探讨FOXC2在黑色素瘤进展中的角色,并利用生物信息学方法分析其相关基因,以揭示其在肿瘤发生发展中的生物学机制。通过分析多个独立的RNA-sequencing数据集,研究人员发现FOXC2的表达与多个关键的生物学过程和信号通路密切相关,包括细胞迁移、血管生成、细胞粘附以及肿瘤微环境的调控等。

研究团队首先通过公共数据库获取了来自不同患者队列的RNA-sequencing数据,其中包括来自癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas, TCGA)项目的皮肤黑色素瘤(Skin Cutaneous Melanoma, SKCM)数据集,以及来自加州大学洛杉矶分校(UCLA)的一项独立临床试验数据。这些数据集涵盖了从原发性肿瘤样本到转移性肿瘤样本的广泛范围,为研究FOXC2在黑色素瘤中的作用提供了坚实的基础。在TCGA数据集中,共分析了20,157个基因,而在UCLA数据集中,分析了20,870个基因。通过Spearman相关性分析,研究团队筛选出与FOXC2表达显著相关的基因,其中包含673个正相关基因和91个负相关基因。

接下来,研究人员使用了Advaita iPathway Guide Analysis软件,这是一种基于系统生物学的工具,能够结合基因富集分析和拓扑结构分析,以评估特定基因集合对生物学通路的整体影响。通过这种分析方法,研究人员识别出19条显著受影响的通路,包括细胞外基质(Extracellular Matrix, ECM)-受体相互作用、PI3K-Akt信号通路、Rap1信号通路和粘附相关通路等。此外,通过基因本体(Gene Ontology, GO)分析,研究团队进一步筛选出92个显著富集的生物学过程GO术语,其中20个最显著的术语包括细胞外基质组织、血管生成、胶原纤维组织等。这些发现表明,FOXC2可能通过调控这些关键通路来促进黑色素瘤的进展。

在分析FOXC2表达与患者临床特征之间的关系时,研究人员发现,FOXC2的表达在转移性黑色素瘤组织中显著升高。这一发现与之前的实验研究一致,表明FOXC2在黑色素瘤的转移过程中可能扮演重要角色。此外,通过Kaplan-Meier生存分析,研究团队评估了FOXC2表达水平与患者对PD-1检查点阻断免疫治疗反应之间的关系。结果显示,FOXC2高表达的患者在无进展生存期(Progression-Free Survival, PFS)和总生存期(Overall Survival, OS)方面表现较差,进一步支持了FOXC2作为黑色素瘤预后标志物的潜力。

为了验证FOXC2相关基因的功能,研究人员将这些基因与已知的FOXC2 DNA结合位点进行了交叉比对。这一过程通过InteractiVenn软件完成,结果显示,一些已知的FOXC2靶基因确实与这些相关基因重叠,这表明FOXC2可能通过直接或间接调控这些基因来影响黑色素瘤的发展。例如,PDGFRB、ZEB1和NOTCH1等基因被确认为FOXC2的直接靶基因,它们在黑色素瘤中可能通过激活PI3K-Akt信号通路来促进肿瘤的生长和转移。

此外,研究团队还分析了FOXC2表达与CD8+ T细胞浸润之间的关系。CD8+ T细胞是免疫系统中对抗肿瘤的重要组成部分,其浸润水平通常与患者对免疫治疗的反应相关。通过TIMER2.0工具,研究人员发现FOXC2的表达与CD8+ T细胞浸润呈显著负相关,这意味着FOXC2的高表达可能与免疫逃逸有关,从而影响患者对免疫治疗的响应。这一发现为未来开发针对FOXC2的靶向治疗策略提供了新的思路。

本研究还通过元分析方法,比较了TCGA和UCLA数据集中的显著影响通路和GO术语,发现两者之间存在高度重叠,尤其是与细胞外基质组织和血管生成相关的通路。这表明FOXC2在黑色素瘤中的作用可能具有普遍性,不仅限于特定的细胞类型或环境条件。同时,研究团队指出,尽管已有部分实验验证了FOXC2的直接靶基因,但许多相关基因的功能仍需进一步研究,特别是在不同的组织背景下,FOXC2的调控机制可能有所不同。

综上所述,本研究通过整合临床数据和生物信息学分析,揭示了FOXC2在黑色素瘤进展中的重要作用。研究结果不仅扩展了对FOXC2在非上皮源性癌症中的功能理解,还为开发新的治疗策略提供了理论依据。未来的研究可以进一步探索FOXC2调控的分子机制,以及其在不同癌症类型中的普遍性,从而为个性化医疗和靶向治疗提供更多的科学支持。此外,针对FOXC2相关基因的实验验证和功能研究将是进一步推动该领域发展的重要方向。
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