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为探究昼夜节律（CR）与结直肠癌（CRC）关系及 CR 在 CRC 中的应用，研究人员整合 bulk 和单细胞 RNA 测序开展研究。发现 CRC 中 CR 基因及状态改变，构建 CR 亚型分类器和评分系统（CRS），为 CRC 个性化风险评估提供新工具。
在医学研究的奇妙世界里，结直肠癌（CRC）如同一个难以攻克的堡垒，严重威胁着人类健康。它是消化系统常见的恶性肿瘤，死亡率在所有癌症中位居第二。目前，针对 CRC 的治疗手段多样，像手术切除、化疗、放疗、靶向治疗和免疫治疗等，但仍有部分晚期患者对这些治疗无反应。
近年来，昼夜节律（CR）与癌症的关联备受关注。CR 就像人体内部的 “生物钟”，与日夜 24 小时周期同步，核心时钟基因包括 Clock、Bmal1、Per1、Per2、Per3、Cry1、Cry2 等，它们调控着众多生理过程。越来越多证据表明，昼夜节律紊乱（CRD）与肿瘤发生和进展关系密切，会影响细胞周期、肿瘤细胞增殖、转移和代谢，还对肿瘤微环境（TME）有重要影响。因此，深入了解 CRC 患者的 CR 状态，对癌症防治意义重大。
哈尔滨医科大学附属第二医院和附属第一医院的研究人员为了揭开 CR 与 CRC 之间的神秘面纱，开展了一项极具价值的研究。他们整合了 bulk 和单细胞 RNA 测序技术，深入探究 CR 在 CRC 中的作用。研究发现，CRC 患者存在显著的 CRD，并且根据 CR 相关基因，可将患者分为两个不同的 CR 簇，这两个簇在预后、TME 状态以及对免疫检查点阻断（ICB）疗法的反应上都有明显差异。研究人员还构建了 CR 评分系统（CRS），该系统结合肿瘤分期，在预测 CRC 患者总生存期（OS）方面表现卓越，优于传统的肿瘤分期方法。这一研究成果发表在《Discover Oncology》上，为 CRC 的精准诊疗带来了新的曙光。
研究人员在此次研究中，运用了多种关键技术方法。数据来源方面，从 UCSC 网站下载了癌症基因组图谱（TCGA）结肠腺癌队列的转录组和临床数据，从 Gene Expression Omnibus 数据库下载了相关微阵列数据集。通过 Limma R 包进行差异表达基因（DEGs）分析；利用 CRDscore R 包计算 CRD 评分；借助 ConsensusClusterPlus 进行无监督聚类；采用 clusterProfiler R 包开展基因本体（GO）分析；运用 WGCNA R 包进行加权基因共表达网络分析；使用 CMScaller R 包确定 CRC 的一致性分子亚型（CMS）；借助 immunedeconv R 包估算肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）含量；运用多种算法和数据确定 ICB 疗法相关生物标志物；通过 LASSO 和多元 Cox 回归分析构建并验证 CRS。
研究结果主要有以下几方面：
- CRD 在 CRC 发展中普遍存在：通过对 TCGA COAD 和 GSE21510 队列分析，发现 CRC 与正常组织相比，许多 CR 相关基因表达改变，CRD 评分显著升高。单细胞 RNA 测序显示，肿瘤上皮细胞中 CR 相关通路评分降低，表明 CR 在结直肠癌上皮细胞中受到破坏。
- CR 簇可有效区分 CRC 患者预后：基于 48 个 CR 相关基因对 CRC 患者进行无监督聚类，分为 CR 簇 1 和 CR 簇 2。CR 簇 1 患者总生存期明显优于 CR 簇 2。CR 簇 1 与核糖体和线粒体功能相关，CR 簇 2 与胶原蛋白、细胞外基质结构和功能密切相关。在 GSE17536 队列中也验证了这一结果。
- CR 簇反映不同的 TME 状态：CR 簇 2 中血管生成和上皮 - 间质转化（EMT）过程显著增强，免疫相关事件和免疫检查点基因表达上调，TILs 含量在两个 CR 簇间差异显著。CR 簇 2 中 T 细胞炎症评分（TIS）升高，COX - 2 相关炎症特征（COX - IS）降低，微卫星高度不稳定（MSI - H）患者比例更高，提示该簇患者可能对 ICB 治疗更敏感。
- 两个 CR 簇的 CMS 亚型存在显著差异：通过 WGCNA 分析确定与 CR 簇相关的候选基因，进一步聚类得到 CR 簇相关基因（CRRG）簇。CMS1 主要富集于 CR/CRRG 簇 2，CMS2 多见于 CR/CRRG 簇 1，CMS4 主要分布在 CR/CRRG 簇 2，这部分解释了 CR/CRRG 簇 2 患者预后较差的原因。
- CRS 结合肿瘤分期预测 OS 更优：基于 LASSO 和多元 Cox 回归分析构建 CRS，高 CRS 组患者 OS 明显较差。CRS 结合肿瘤分期对 1 - 3 - 5 年 OS 的预测能力显著优于单独的肿瘤分期，且在不同肿瘤亚组中，CRS 都是显著的风险因素。此外，CRS 模型基因与核心昼夜节律基因显著正相关，可能受核心时钟基因调控。
- 探索 CRS 模型基因与昼夜节律的关系：在 TCGA COAD 队列中，几乎所有核心昼夜节律基因表达水平与 CRS 模型基因显著正相关。部分 CRS 模型基因可能是核心时钟基因的下游靶基因，且这些基因与 CRD 评分显著负相关。高表达 LSAMP、MS4A2 和 RAB3B，低表达 NAV3 和 SIX4 的患者 OS 更好，这些基因可能是影响 CRC 预后的潜在干预靶点。
研究结论表明，CRC 发展过程中 CR 状态有显著变化，CR 簇代表两种不同的 CR 状态，CRS 在 CRC 预后的个性化评估中发挥关键作用，LSAMP、MS4A2、RAB3B、NAV3 和 SIX4 可能是受 CR 调控的潜在预后靶点。
在讨论部分，研究人员指出，尽管目前对 CR 在癌症中的作用有了一定认识，但仍有许多未知。例如，虽然发现了 CRS 模型基因与 CRD 的相关性，但这些基因如何受 CR 调控以及对 CRC 预后的具体影响机制还需进一步研究。此外，该研究基于公开的转录组测序数据，未来需要用本机构的数据进行验证，还需开展体内和体外研究来验证核心昼夜节律基因与 CRS 模型基因在 CRC 组织中的关系。总体而言，这项研究为 CRC 的研究和治疗开辟了新方向，有望推动 CRC 精准诊疗的发展，让更多患者受益。
