鉴定并验证三种与急性髓系白血病免疫反应相关的肿瘤抑制因子

《Frontiers in Genetics》：Identification and validation of three tumor suppressors associated with the immune response of acute myeloid leukemia

急性髓性白血病（AML）的免疫微环境失衡与疾病进展密切相关，本研究通过多组学分析鉴定出CCR7、SLC16A6和MS4A1三个免疫调节基因，证实其低表达与预后不良相关，并揭示这些基因通过调控免疫细胞浸润和炎症因子平衡影响AML发展。

　　急性髓系白血病（AML）是一种高度异质性的血液系统恶性肿瘤，其特征是髓系细胞的异常增殖与分化，导致未成熟髓系前体细胞在骨髓中的大量积累。尽管大多数患者在接受初始治疗后可以达到缓解状态，但大多数复发病例往往预示着较差的总体生存率。因此，研究AML的免疫调控机制及其相关基因对于理解疾病的发生发展和寻找新的治疗靶点具有重要意义。骨髓（BM）免疫微环境在AML的进展中扮演了关键角色，但其内部免疫细胞亚群和表型失衡的具体机制仍不完全清楚。本研究旨在探索与AML进展相关的免疫调控基因，并验证其在免疫微环境中的作用。

### 研究背景与意义

AML的病理机制复杂，其发生与免疫系统功能的紊乱密切相关。在AML的骨髓微环境中，免疫细胞如调节性T细胞（Tregs）、髓源性抑制细胞（MDSCs）以及M2型巨噬细胞等，往往表现出增强的免疫抑制能力，从而抑制了机体对肿瘤细胞的免疫反应。同时，某些效应性免疫细胞如活化的CD4+记忆T细胞和M1型巨噬细胞则被显著减少，这种免疫细胞亚群的失衡进一步影响了免疫微环境的功能，形成了不利于抗肿瘤免疫反应的肿瘤微环境（TME）。此外，耗竭型T细胞在肿瘤微环境中的积累也导致了其杀伤能力的下降，进一步削弱了免疫系统对AML的控制能力。因此，识别和验证与AML进展相关的免疫调控基因，有助于揭示其在免疫微环境中的作用机制，并为免疫治疗提供新的思路。

### 研究方法

本研究采用多种生物信息学方法，结合临床样本验证，系统分析了AML的免疫调控基因。首先，通过对两个AML队列（GSE9476和GSE114868）进行差异表达分析，筛选出可能与AML相关的关键基因。GSE9476包含20名健康对照组和26名AML患者样本，而GSE114868则包含20名健康对照组和194名AML患者样本。通过基因集富集分析（GO、KEGG和GSEA），进一步探索了这些差异表达基因（DEGs）在免疫反应和造血细胞分化等生物学过程中的作用。

为了识别关键的免疫相关基因模块，研究采用了加权基因共表达网络分析（WGCNA）方法。该方法能够通过构建基因共表达网络，揭示基因之间的相互作用，并找到与AML最相关的基因模块。在GSE9476队列中，研究发现红色模块与AML的关联最为显著，其基因表达模式与AML的进展高度相关。此外，通过ROC曲线分析，研究筛选出具有高诊断价值的三个核心基因：CCR7、SLC16A6和MS4A1。这三个基因在AML患者的诊断和预后评估中显示出较强的预测能力。

为了进一步评估这些基因在AML免疫微环境中的作用，研究使用了CIBERSORT和ESTIMATE算法，分析了基因表达与免疫细胞浸润程度之间的关系。结果表明，这三个基因与多种免疫细胞（如T细胞、巨噬细胞和树突状细胞）的浸润程度密切相关，并且在免疫微环境的重塑过程中发挥重要作用。此外，研究还通过临床样本验证了这些基因的表达水平，发现它们在AML患者中显著下调，而在健康对照组中则保持较高表达。

### 研究结果

通过上述分析，研究最终确定了三个与AML进展密切相关的免疫调控基因：CCR7、SLC16A6和MS4A1。这些基因在AML患者中表现出显著的低表达，而在健康个体中则高表达，表明它们可能具有肿瘤抑制功能。进一步的生存分析显示，高表达这三个基因的AML患者预后较好，而低表达者则面临较差的生存率，说明这些基因的表达水平与AML患者的临床结局密切相关。

此外，研究还发现，这三个基因在AML复发患者中进一步下调，尤其是在与白血病干细胞（LSC）相关的细胞中表达水平显著降低。这表明它们可能在调控LSC的活性和复发过程中发挥关键作用。同时，研究通过分析不同亚型AML患者的基因表达，发现这三个基因在不同分子特征的患者中表现出不同的表达模式，进一步支持了它们在AML免疫微环境中的重要性。

### 基因功能与免疫微环境的关联

CCR7是一种重要的趋化因子受体，主要在初始T/B细胞和树突状细胞（DCs）中高表达。其功能不仅限于调控免疫细胞的迁移，还参与协调炎症反应。在AML患者中，CCR7的表达水平显著降低，这可能与DCs功能的受损有关。DCs作为重要的抗原呈递细胞，在免疫应答中起着关键作用。研究表明，DCs的功能异常会导致免疫反应的削弱，从而促进AML的发展。因此，CCR7的下调可能削弱DCs的抗原呈递能力，进而影响免疫系统的功能，形成有利于肿瘤进展的免疫微环境。

MS4A1编码的CD20蛋白在正常和恶性B细胞中均表达，但其表达水平在不同肿瘤中表现出高度异质性。在某些肿瘤中，如乳腺癌和结直肠癌，MS4A1的表达水平较低，而在其他肿瘤中则较高。在AML中，MS4A1的表达水平同样受到抑制，这可能与免疫系统功能的紊乱有关。研究表明，MS4A1在CD8+ T细胞中高表达，这些细胞是抗肿瘤免疫反应的重要效应细胞。因此，MS4A1的表达水平可能影响CD8+ T细胞的活性，从而影响AML的进展和预后。

SLC16A6属于溶质载体家族，主要参与胆碱类物质的转运。尽管目前对SLC16A6与免疫系统之间的关系研究较少，但已有研究表明，SLC16A6在调节细胞体积和免疫反应中发挥重要作用。在AML患者中，SLC16A6的表达水平显著降低，这可能导致细胞内胆碱类物质的减少，从而影响免疫细胞的功能。例如，研究表明，CD8+ T细胞中胆碱类物质的缺乏会导致细胞死亡和功能障碍，进而形成免疫抑制微环境。因此，SLC16A6的表达水平可能与AML患者的免疫反应能力直接相关。

### 临床意义与未来展望

本研究的结果表明，CCR7、SLC16A6和MS4A1在AML的免疫调控中具有重要作用。它们的表达水平与免疫细胞的浸润程度和免疫微环境的状态密切相关，且在AML患者的预后评估中表现出显著的预测价值。高表达这三个基因的患者通常具有较好的生存率，而低表达者则预示着较差的临床结局。因此，这三个基因可能成为AML的新型生物标志物，为个体化治疗提供依据。

然而，尽管本研究通过生物信息学方法和临床样本验证揭示了这三个基因在AML中的潜在作用，但其具体的作用机制仍需进一步实验研究。例如，需要明确这些基因是如何调控免疫细胞的功能，以及它们在免疫微环境重塑中的具体作用路径。此外，研究还应关注这些基因在不同AML亚型中的表达差异，以及它们与其他免疫调控因子之间的相互作用。

### 总结

本研究通过系统分析AML的免疫调控基因，揭示了CCR7、SLC16A6和MS4A1在AML进展和免疫微环境中的关键作用。这三个基因的表达水平与免疫细胞的浸润程度、免疫微环境的状态以及患者的预后密切相关。高表达这些基因的AML患者通常具有较好的生存率，而低表达者则面临较差的临床结局。这些发现不仅有助于理解AML的免疫调控机制，还为开发新的免疫治疗策略提供了理论依据。未来的研究应进一步探索这些基因的作用机制，并结合临床实践，推动其在AML治疗中的应用。