结直肠癌空间异质性研究：基于多部位差异表达基因与免疫特征的精准治疗新策略

本研究针对结直肠癌(CRC)的解剖学位置异质性，通过整合5个GEO数据集(n=398)鉴定出7个解剖部位的344例肿瘤样本差异表达谱。研究人员采用生物信息学分析结合体外实验，发现16个核心基因(如TP53、GZMB)和6个部位特异性基因(如PDK1、TEAD3)，揭示GZMB抑制而IER3促进CRC进展的双向调控机制，为空间特异性靶向治疗提供新依据。成果发表于《Scientific Reports》，推动CRC精准分型与个体化治疗。

　　

结直肠癌作为全球癌症相关死亡的第二大原因，其发病率在年轻人群中呈现令人担忧的上升趋势。尤其值得注意的是，右半结肠与左半结肠癌在临床特征、分子谱系和治疗反应方面存在显著差异，这种空间异质性使得传统"一刀切"的治疗模式面临严峻挑战。尽管已有研究揭示了部分左右半结肠癌的差异，但对更精细解剖部位（如乙状结肠、盲肠等7个区域）的分子特征系统性研究仍属空白。

为解决这一关键问题，深圳市龙华区中心医院胃肠肝胆外科联合北京中卫医学研究中心的研究团队，在《Scientific Reports》发表了开创性研究。该工作通过整合GEO数据库中5个数据集，构建了包含344例肿瘤和54例正常组织的多部位队列，首次系统描绘了结直肠癌在7个解剖部位的基因表达图谱和免疫特征。

研究主要采用生物信息学分析（包括差异表达基因筛选、GO功能富集、转录因子调控网络构建）结合体外实验验证（CCK8增殖检测、EdU标记、Transwell迁移侵袭实验）的技术路线。关键样本来源于GEO公共数据库的GSE25071等5个数据集，涵盖7个解剖部位的原发肿瘤组织。

研究结果

差异表达基因的空间分布特征

通过limma包分析鉴定出205个部位特异性差异表达基因(DEGs)，其中29个在乙状结肠癌中差异显著（16上调/13下调），而横结肠癌显示最多的32个DEGs。热图分析揭示CSPG4、DOCK10等基因在所有部位均低表达，而CCT5、GZMB等则普遍高表达。值得注意的是，TP53在除降结肠外的6个部位均显著高表达（P<6.5×10^-13），其表达差异程度在不同部位呈现梯度变化。

免疫微环境的解剖学差异

CIBERSORT分析显示，不同部位肿瘤的免疫细胞浸润存在显著异质性：乙状结肠癌富含10种免疫细胞类型，而降结肠癌则呈现最复杂的13种免疫细胞景观。特别值得注意的是，免疫检查点分子TNFSF4在横结肠与降结肠间表达差异显著，PCA分析证实基于免疫特征可区分4个解剖部位（乙状结肠、升结肠、盲肠和降结肠）的肿瘤组织。

核心基因网络与功能机制

通过维恩图鉴定的16个核心基因中，DNMT1在PPI网络中处于枢纽地位。体外实验首次证实：

• GZMB沉默可抑制SW480细胞增殖（CCK8检测P<0.01）、迁移（伤口愈合实验P<0.05）和侵袭（Transwell P<0.01）
• IER3敲除则产生相反效应，促进肿瘤恶性表型
  这些发现为理解CRC进展的分子机制提供了新视角。

研究意义与展望

该研究首次建立了结直肠癌多部位分子分型体系，鉴定出16个保守性核心基因和6个部位特异性标记物（如横结肠特异的TEAD3）。特别重要的是，发现GZMB/IER3这对功能拮抗的基因可能成为新的治疗靶点——前者具有抑癌作用而后者促癌，这种双向调控机制的阐明为开发空间特异性治疗方案提供了理论依据。

研究也存在一定局限，如样本量受公开数据限制，且需进一步通过动物实验验证靶点有效性。未来研究可结合单细胞测序技术，在更高分辨率下解析肿瘤微环境的空间异质性。这些发现将推动结直肠癌从"解剖学分型"向"分子分型"的转变，为实现真正的精准医疗奠定基础。