首次揭秘 IGF2BPs 相关 mRNA 特征：预测肺腺癌总生存期的关键新指标

为解决 IGF2BPs 在肺腺癌（LUAD）预后价值不明的问题，中国科学院大学附属华美医院研究人员开展相关研究，发现 IGF2BPs 基因特征可预测 LUAD 患者总生存期。该成果为 LUAD 预后评估和治疗提供新思路，值得科研人员一读。

　　

中国科学院大学附属华美医院（宁波市第二医院）胸外科的研究人员 Xiang Xu、Weidi Zhao 等人在《Scientific Reports》期刊上发表了题为 “Identification of IGF2BPs-related mRNA signature for predicting the overall survival of lung adenocarcinoma” 的论文。这篇论文在肺癌研究领域意义重大，它聚焦于肺腺癌（Lung Adenocarcinoma，LUAD），探索胰岛素样生长因子 2 mRNA 结合蛋白（Insulin-like growth factor 2 mRNA-binding proteins，IGF2BPs）相关 mRNA 特征在预测肺腺癌患者总生存期方面的作用，为肺腺癌的预后评估和治疗策略制定提供了新的思路与方向。

研究背景

肺癌是中国最常见的癌症，也是癌症相关死亡的主要原因，其中肺腺癌又是肺癌中最普遍的组织学亚型，约占所有肺癌病例的 40%。尽管新型抗癌药物（如靶向药物）的出现革新了肺癌的治疗策略，但肺腺癌患者的五年生存率依旧很低，在 4% - 17% 之间波动，这主要取决于疾病分期和地区差异。

N? - 甲基腺苷（）是真核生物信使 RNA（mRNA）中最常见的修饰，它是一种动态可逆的过程，由甲基化酶、去甲基化酶以及结合蛋白共同调控。在正常生理条件下，修饰能调节 mRNA 的稳定性和基因表达，进而调控细胞的自我更新、分化、侵袭和凋亡等过程。越来越多的证据表明，相关基因的异常表达与多种实体瘤（如肺癌、结肠癌、乳腺癌和肝癌）密切相关。此前有研究揭示了相关基因在肺癌中的潜在生物学机制，但相关基因在非小细胞肺癌（Non-Small Cell Lung Cancer，NSCLC）中的预后价值尚未明确。尤其是 IGF2BPs 作为的 “阅读器”，虽然之前有研究探索过其在肺癌中的生物学机制，但其预后价值依旧不清晰。因此，开展这项研究对明确 IGF2BPs 在肺腺癌中的作用、改善肺腺癌患者的预后评估和治疗具有重要意义 。

研究方法

1. 数据收集与处理：研究人员从癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas，TCGA）和基因表达综合数据库（Gene Expression Omnibus，GEO）下载肺腺癌队列的基因表达谱数据，并从 UCSC Xena 网站获取原始读取计数和临床特征数据。此外，还下载了 GSE31210 和 GSE72094 的微阵列数据和临床信息用于验证。

2. 差异表达基因分析：运用 R 包 “DEseq2” 对 TCGA - LUAD 数据集中肿瘤和癌旁组织的原始读取计数进行分析，识别差异表达基因（Differentially Expressed Genes，DEGs），并通过设定错误发现率（False Discovery Rate，FDR）和对数倍变化（log?(fold change，FC)）的阈值筛选出上调和下调基因。

3. 生存分析与候选基因验证：利用 TPM（Transcripts Per Million）数据和 Kaplan - Meier 曲线分析 IGF2BPs 家族成员在 TCGA - LUAD 中的表达与预后关系，并用 GEO 验证数据集对关键候选基因进行进一步验证。

4. 计算 IGF2BPs 家族成员的基因特征评分：将三个与 RNA 稳定性相关的 IGF2BPs 基因（IGF2BP1、IGF2BP2、IGF2BP3）的 Z 分数相加得到 RNA 稳定性评分（RS score），并根据 RS 评分将 TCGA - LUAD 患者分为 RS 高分组和 RS 低分组，通过 Kaplan - Meier 绘图仪探索 RS 评分与生存结局的关联。

5. 基因集富集分析和基因本体分析：基于 TCGA - LUAD 数据集，使用 R 包 “DEseq2” 识别 RS 高分组和低分组之间的 DEGs，运用基因集富集分析（Gene Set Enrichment Analysis，GSEA）检测显著富集的信号通路，利用 R 包 “clusterProfiler” 进行基因本体（Gene Ontology，GO）注释分析。

6. 通路分析：运用 R 包 “GSVA” 中的 ssGSEA 算法量化每个 TCGA - LUAD 样本中基因集的富集分数，选择经典的肿瘤发生相关通路进行分析，并探究缺氧相关 DEGs 与这些通路的相互作用。

7. 肿瘤微环境分析：采用 ESTIMATE 算法评估每个样本肿瘤微环境（Tumor Microenvironment，TME）中免疫 - 基质成分的比例，用免疫评分（ImmuneScore）、基质评分（StromalScore）和 ESTIMATEScore 来表示。

8. 预测对靶向药物的反应：借助 R 包 “pRRophetic” 基于癌症药物敏感性基因组学（Genomics of Drug Sensitivity in Cancer，GDSC）数据库，通过测定半数抑制浓度（half-maximal inhibitory concentration，IC50）评估每个样本对靶向药物的治疗反应。

9. RNA 分离和定量实时聚合酶链反应：使用 Trizol 试剂提取细胞总 RNA，经逆转录后，用实时聚合酶链反应（Real-time Polymerase Chain Reaction，RT-PCR）检测特定基因的表达水平，以甘油醛 - 3 - 磷酸脱氢酶（Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase，GAPDH）作为内参进行标准化。

10. 细胞培养和 siRNA 转染：培养正常肺细胞系 BEAS - 2B 和两种人肺癌细胞系 NCI - H1299、A549，将针对 IGF2BP1 和 IGF2BP3 的特异性小干扰 RNA（small interfering RNAs，siRNAs）以及非特异性对照 siRNA 转染到细胞中。

11. 细胞活力测定和集落形成实验：使用细胞计数试剂盒 - 8（Cell Counting Kit - 8，CCK - 8）测定转染后不同时间点细胞的活力；进行集落形成实验，观察细胞形成集落的能力。

12. 统计分析：运用 R 平台进行统计分析，采用双尾 Student’s t 检验评估差异的统计学意义，使用 Cox 比例风险模型进行多变量分析，以 FDR 校正 p 值，将调整后的 p < 0.05 作为有统计学意义的截断标准。

研究结果

1. 调控基因在 LUAD 与癌旁组织中的异常表达：在 TCGA - LUAD 数据集中，研究人员共纳入 59 例癌旁组织（Normal Control，NC）和 533 例肿瘤样本。通过分析，发现了 19 个相关基因在 LUAD 与 NC 之间存在显著差异表达，其中包括 IGF2BP1、IGF2BP2 和 IGF2BP3。这表明修饰在肺腺癌的发生发展过程中可能起着重要作用。

2. 与 RNA 稳定相关的调控基因对 LUAD 预后的影响：研究人员分析了失调的相关基因与 LUAD 患者预后的关系，发现 IGF2BP1、IGF2BP2 和 IGF2BP3 这三个与 mRNA 稳定相关的调控基因与患者的不良预后有关。例如，基于 TCGA - LUAD 数据集，高表达的 IGF2BP1（TPM ≥ 0.99663，n = 128）、IGF2BP2（TPM ≥ 4.6571，n = 126）和 IGF2BP3（TPM ≥ 3.01675，n = 123）的患者总生存期明显更短。

3. IGF2BPs 相关 RNA 稳定特征在 LUAD 中的预后价值：根据 TCGA - LUAD 数据集，研究人员发现 IGF2BP1、IGF2BP2 和 IGF2BP3 的表达与患者的性别、年龄无关。通过计算 RS 评分并分组后发现，RS 高分组患者的总生存期显著短于 RS 低分组患者。多变量分析显示，RS 评分是 LUAD 患者总生存期的独立影响因素，这意味着它可以独立于年龄、性别和肿瘤分期预测患者的预后。

4. RS 评分预测 LUAD 患者预后性能的验证：在 GSE31210 和 GSE72094 这两个外部数据集中，研究人员进一步验证了 RS 评分的预后预测性能。结果显示，在这两个数据集中，RS 高分组患者的总生存期均显著短于 RS 低分组患者，这进一步证实了 RS 评分在预测 LUAD 患者预后方面的有效性。

5. IGF2BPs 相关基因在 LUAD 肿瘤发生中的潜在分子机制：研究人员对 RS 高分组和低分组之间的 DEGs 进行分析，发现缺氧是 RS 高分组中最显著富集的信号通路，同时 G2M 检查点、细胞凋亡和 IL2 - STAT5 信号通路也显著富集。GO 分析显示，体液免疫反应显著富集。GSEA 分析进一步证实了缺氧和 IL2 - STAT5 信号通路在 RS 高分组中的显著富集，且 RS 高分组中缺氧和 IL2 - STAT5 信号通路相关基因表达上调。此外，研究还发现缺氧相关基因与 IL2 - STAT5 信号通路存在相互作用，提示它们可能共同促进 LUAD 的发展。

6. IGF2BPs 表达与肿瘤微环境特征的关联：研究人员探究了 IGF2BPs 表达水平与肿瘤微环境结构的关系，发现 RS 高分组和低分组之间的基质评分没有差异，但免疫评分和 ESTIMATEScore 在 RS 高分组中显著低于 RS 低分组，这表明 RS 高分组患者肿瘤微环境中免疫成分的比例较小，可能存在肿瘤免疫逃逸现象。

7. RS 高分组和低分组患者对靶向治疗的敏感性差异：研究人员探讨了 RS 评分对靶向药物疗效的影响，发现 RS 高分组患者对表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂（Epidermal Growth Factor Receptor Tyrosine Kinase Inhibitor，EGFR - TKI）吉非替尼的敏感性显著降低，对多靶点受体酪氨酸激酶抑制剂福瑞替尼的敏感性也显著降低，但对针对 MET 和间变性淋巴瘤激酶（Anaplastic Lymphoma Kinase，ALK）的克唑替尼敏感性无显著差异。这说明 RS 评分可能会影响肺癌患者对靶向药物的治疗效果。

8. 沉默 IGF2BPs 对体外肿瘤增殖和迁移的影响：研究人员发现肺癌细胞系中 IGF2BP1 和 IGF2BP3 的 mRNA 表达水平显著高于正常肺细胞系 BEAS - 2B。通过 siRNA 敲低 IGF2BP1 和 IGF2BP3 后，肺癌细胞的活力和集落形成能力显著降低，同时 TGF - β 信号通路相关基因的 mRNA 表达下调。这表明 IGF2BP1 和 IGF2BP3 可能通过 TGF - β 信号通路介导的上皮 - 间质转化（Epithelial - Mesenchymal Transition，EMT）过程促进肺癌的转移。

研究结论与讨论

本研究基于 TCGA 和 GEO 数据集，全面分析了 IGF2BPs 在肺腺癌中的表达、分子机制和预后意义。研究发现，IGF2BP1、IGF2BP2 和 IGF2BP3 在肺腺癌组织中显著上调，且高表达与患者的不良预后相关。RS 评分作为一个新的指标，可以独立预测肺腺癌患者的总生存期，高 RS 评分往往意味着患者预后较差。

从分子机制方面来看，IGF2BPs 可能通过激活缺氧、IL2 - STAT5 等信号通路，促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移，同时导致肿瘤免疫逃逸和对靶向药物敏感性降低。此外，研究还发现 IGF2BPs 与肿瘤微环境密切相关，高表达的 IGF2BPs 会使肿瘤微环境中免疫成分比例降低，进一步促进肿瘤的发展。

这些研究结果具有重要的临床意义。首先，IGF2BPs 相关的 mRNA 特征可以作为肺腺癌预后评估的生物标志物，帮助医生更准确地判断患者的预后情况，为制定个性化的治疗方案提供依据。其次，鉴于 IGF2BPs 在肿瘤发生发展中的关键作用，它有望成为肺腺癌治疗的新靶点。通过开发针对 IGF2BPs 的抑制剂，有可能阻断相关信号通路，抑制肿瘤细胞的生长、侵袭和转移，提高患者的生存率。

然而，本研究也存在一些局限性。比如，虽然发现了 IGF2BPs 在肺腺癌中的重要作用，但具体的分子机制还需要进一步通过体外和体内实验深入探究；本研究基于公共数据库进行分析，还需要大规模、前瞻性、多中心的队列研究来进一步验证 IGF2BPs 基因特征的预后意义；此外，约 50% 的中国肺腺癌患者存在原发性 EGFR 敏感突变，RS 评分在 EGFR 突变的肺腺癌患者中的预后意义也有待进一步研究。

总体而言，这项研究为肺腺癌的研究提供了新的视角和方向，为后续深入探索肺腺癌的发病机制和开发新的治疗策略奠定了基础，有望在未来改善肺腺癌患者的治疗现状和预后情况。