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为探索基于中性粒细胞胞外陷阱（NETs）的新标志物辅助结直肠癌（CRC）治疗，研究人员开展了相关研究。他们筛选出 NETs 相关基因，发现 TIMP1 与 CRC 预后不良及铁死亡相关，且能促进 CRC 增殖、侵袭和迁移，为 CRC 治疗提供了潜在靶点。
在全球范围内，结直肠癌（Colorectal Cancer，CRC）是癌症相关死亡的主要原因之一，其发病率位居第三，死亡率位居第二。随着对肿瘤发展机制的深入了解，免疫疗法、靶向疗法等多种治疗方式逐渐出现，但晚期 CRC 的治疗效果仍不尽人意。这主要是因为 CRC 是一种高度异质性的肿瘤，生物学特性复杂，因此寻找新的生物标志物对 CRC 的精准个体化治疗意义重大。
中性粒细胞是人体先天免疫系统的重要防线，能释放中性粒细胞胞外陷阱（Neutrophil Extracellular Traps，NETs）捕获病原体。近年来研究发现，NETs 的形成会促进肿瘤细胞的侵袭和迁移能力，加剧肿瘤进展，帮助肿瘤实现免疫逃逸。在 CRC 中，NETs 高度表达且与预后不良相关，但目前关于 NETs 与 CRC 关系的研究较少。
为了探索基于 NETs 的新标志物辅助 CRC 治疗，来自温州医科大学研究生培养基地联盟（浙江省肿瘤医院）、杭州医学院（中国科学院杭州）等机构的研究人员开展了此项研究。研究人员通过机器学习联合筛选出三个主要的 NETs 基因，构建了 NETs 评分评估预后和免疫景观，并进行了单细胞分析和基因敲低实验验证。研究结果发表在《Cancer Cell International》上。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：从 GEO 数据库获取 RNA 矩阵和单细胞检测数据；运用机器学习算法筛选关键基因；利用单样本基因集富集分析（ssGSEA）量化基因集相对富集度；通过 Cibersort 评估免疫细胞浸润；进行主成分分析（PCA）降维；开展单细胞分析和基因敲低实验验证基因功能 。
研究结果如下：
- NETs 特征构建及与免疫浸润关系：基于 157 个 NETs 相关基因构建 NETs 特征，发现 CRC 组织中 NETs 特征表达显著高于正常组织，且与中性粒细胞、巨噬细胞浸润相关。
- 机器学习筛选关键基因：通过机器学习筛选出 TIMP1、F3 和 CRISPLD2 三个关键 NETs 基因，其中 TIMP1 在肿瘤中高表达。
- NETs 评分构建及临床预后性能：构建 NETs 评分，发现其能区分 CRC 患者的预后，且与免疫检查点表达、微卫星不稳定性（MSI）状态及抗 PD-L1 治疗疗效相关。
- TIMP1 相关免疫景观及列线图构建：TIMP1 与中性粒细胞浸润高度相关，高表达 TIMP1 的患者预后较差，构建的列线图可预测患者预后。
- 单细胞分析 NETs 特征：单细胞分析表明 NETs 特征在肿瘤组织的中性粒细胞和巨噬细胞中显著上调，TIMP1 在肿瘤组织尤其是中性粒细胞中高表达。
- 基于 TIMP1 的拟时分析和细胞通讯：拟时分析显示 TIMP1 在中性粒细胞分化和功能状态中起关键作用，细胞通讯分析发现高 TIMP1 表达的中性粒细胞与内皮细胞的 VEGF 信号通路差异显著。
- TIMP1 影响中性粒细胞铁死亡：基因富集分析表明 TIMP1 与铁死亡通路相关，高 TIMP1 表达的中性粒细胞铁死亡特征评分更高。
- TIMP1 在 CRC 中作用的实验验证：通过免疫组化和基因敲低实验，证实 TIMP1 促进 CRC 细胞的增殖、侵袭和迁移。
研究结论表明，研究人员通过机器学习和生物信息学分析构建了基于 NETs 的 CRC 预后分类，确定了 NETs 相关基因 TIMP1 高表达与 CRC 预后不良的相关性，并验证了 TIMP1 在 CRC 增殖和侵袭中的作用，同时发现 TIMP1 与中性粒细胞铁死亡的相关性，这为以 TIMP1 为靶点治疗 CRC 提供了理论依据。
在讨论部分，研究人员指出虽然 NETs 在多种肿瘤中高表达且影响肿瘤进展，但目前缺乏针对 NETs 的特异性标准化检测方法。TIMP1 作为金属蛋白酶（MMP）组织抑制剂，不仅影响细胞与细胞外基质的相互作用，还与 NETs 形成、铁死亡密切相关。未来可针对 TIMP1 开发药物或治疗策略，平衡其在癌症治疗中的多种作用以获得最佳疗效。不过，该研究也存在局限性，如基于测序数据构建的 NETs 评分缺乏前瞻性验证，未深入探究 TIMP1 影响肿瘤进展的具体机制，以及 TIMP1 在 NETs 介导铁死亡中的具体机制还需进一步分析验证。但总体而言，这项研究为 CRC 的治疗提供了新的潜在靶点和研究方向，具有重要的科学意义和临床应用价值。
