基于泛素化相关基因的生物标志物鉴定预测肺腺癌免疫特征及药物敏感性的研究

这篇研究通过WGCNA（加权基因共表达网络分析）筛选出与泛素化（Ubiquitin）高度相关的基因模块，结合差异表达基因（DEGs）和Cox回归分析，构建了包含B4GALT4、HEATR1等9个关键基因的风险模型（Riskscore）。该模型能有效预测肺腺癌（LUAD）患者的预后、免疫浸润特征及药物敏感性（如TAE684、顺铂的负相关性），并通过体外实验验证HEATR1基因对肿瘤细胞迁移和侵袭的调控作用，为LUAD个体化治疗提供了新靶点。

　　

背景

肺腺癌（LUAD）作为肺癌的主要亚型，具有高复发率和不良预后。泛素化修饰（Ubiquitination）通过调控蛋白降解参与肿瘤发生，但其在LUAD中的诊断和预后价值尚未系统探索。本研究首次整合泛素化通路与多组学数据，旨在构建基于泛素化相关基因（URGs）的预后模型，揭示其与免疫特征和药物响应的关联。

方法

研究从TCGA和GEO数据库获取LUAD转录组数据，通过单样本基因集富集分析（ssGSEA）计算URGs活性评分。利用WGCNA筛选出与泛素化最相关的3个基因模块（蓝、青绿、皇家蓝模块），并与差异表达基因（DEGs）取交集获得197个关键基因。进一步通过单变量/多变量Cox回归分析，最终确定B4GALT4、DNAJB4、GORAB、HEATR1、LPGAT1、FAT1、GAB2、MTMR4和TCP11L2共9个独立预后基因，构建风险评分（Riskscore）模型。此外，结合临床特征建立列线图（Nomogram），并利用TIMER和MCP-counter算法分析免疫细胞浸润差异，通过TIDE平台评估免疫治疗响应。体外实验通过CCK-8、划痕实验和Transwell验证HEATR1对LUAD细胞增殖和转移的影响。

结果

模块基因功能：WGCNA筛选的模块基因显著富集于内吞作用、泛素介导的蛋白水解等通路（KEGG），以及染色质修饰、自噬等生物学过程（GO）。

预后模型效能：高风险组患者总生存期（OS）显著缩短（p<0.0001），模型在训练集（TCGA）和验证集（GSE31210）的5年AUC分别达0.67和0.66。列线图校准曲线显示1/3/5年预测生存率与实际值高度吻合。

免疫特征：低风险组B细胞浸润较高（p<0.001），而高风险组CD8⁺ T细胞和中性粒细胞增多（p<0.05）。HEATR1和MTMR4表达与多数免疫细胞浸润呈负相关。

治疗响应：TAE684、顺铂（Cisplatin）和米哚妥林（Midostaurin）的敏感性与Riskscore负相关最强。TIDE分析提示高风险组以免疫排斥（Exclusion）为主要逃逸机制，而低风险组依赖TAM.M2介导的免疫抑制。

基因功能验证：HEATR1在LUAD细胞中高表达，其敲除显著抑制A549和H2228细胞的增殖（CCK-8）、迁移（划痕实验）和侵袭（Transwell）。

讨论

研究创新性在于将泛素化通路与LUAD免疫微环境关联：

1. 1.

   机制关联：模块基因如HEATR1通过调控Akt信号增强化疗敏感性，而MTMR4可能通过影响干细胞特性促瘤。

2. 2.

   临床意义：高风险组CD8⁺ T细胞富集但功能耗竭，提示免疫检查点抑制剂（如PD-1抑制剂）或可逆转免疫逃逸。

3. 3.

   治疗策略：TAE684和顺铂的敏感性差异为高风险患者提供了替代化疗方案选择。

局限与展望

当前研究依赖回顾性数据，未来需通过多中心前瞻性队列验证模型普适性。此外，除HEATR1外，其余基因如TCP11L2在LUAD中的具体机制仍需深入探索。

结论

该研究首次系统整合泛素化基因与多组学数据，构建的9基因风险模型可精准预测LUAD患者预后、免疫特征及药物响应，为个体化治疗提供理论依据。HEATR1作为关键靶点，其调控机制有望成为新型治疗突破口。