基于氨基酸代谢相关LncRNA的结直肠癌预后模型与肿瘤微环境浸润研究

本研究针对结直肠癌(CRC)预后预测和免疫微环境调控机制不明确的问题，通过整合TCGA数据库和实验验证，构建了基于LINC01354等5个氨基酸代谢相关LncRNA的预后风险模型，发现高风险组患者总生存期显著缩短，并证实这些LncRNA通过调控巨噬细胞和Th细胞亚群影响肿瘤免疫微环境。研究为CRC免疫治疗反应预测提供了新的生物标志物和潜在靶点。

　　

在全球范围内，结直肠癌(Colorectal Cancer, CRC)始终是消化系统最常见的恶性肿瘤之一，每年导致约93万人死亡，预后较差。当前的治疗手段包括全身治疗、术前放疗和手术局部切除，但生存率仍不理想。代谢重编程(Metabolic Reprogramming)作为癌症的一个新兴标志，使得肿瘤细胞能够获取更多营养和能量，从而实现无限增殖和抗凋亡。其中，氨基酸代谢的异常上调在许多癌症中尤为显著，癌细胞通过调节特定氨基酸的需求来满足生物合成和能量需求，例如谷氨酰胺(Glutamine)被大量用于生成α-酮戊二酸(α-KG)以补充TCA循环，丝氨酸(Serine)则通过糖酵解分支或外源输入支持癌细胞存活。此外，氨基酸代谢物还能抑制免疫反应、促进血管生成，进而影响肿瘤微环境(Tumor Microenvironment, TME)。然而，氨基酸代谢相关长链非编码RNA(LncRNA)在CRC预后预测和免疫微环境调控中的作用尚不明确。

为了解决这一问题，研究人员开展了这项整合生物信息学分析与实验验证的研究。他们从TCGA-CRC数据库获取了622例CRC组织和50例癌旁组织的转录组数据及临床信息，通过差异表达分析、单因素Cox回归、Pearson相关性分析筛选与氨基酸代谢相关的预后LncRNA，并利用LASSO Cox回归构建风险模型。通过ESTIMATE和CIBERSORT算法评估免疫细胞浸润，最后在HCT116细胞系中进行功能验证（RT-qPCR、CCK-8、流式细胞术、Transwell实验）。关键样本来源为TCGA数据库和上海Outdo生物技术公司提供的临床样本。

Identification of DEGs and DEL associated with amino acids metabolic

研究人员首先从TCGA数据库鉴定出5614个差异表达基因（DEGs）和4894个差异表达LncRNA（DEL），其中89个基因与MSigDB中的374个氨基酸代谢相关基因（AAMRGs）重叠。GO和KEGG富集分析显示这些基因显著富集于氨基酸代谢通路。通过单因素Cox回归筛选出5个与预后相关的AAMRGs（PHGDH、MAT1A、ASPG、RIMKLB、HDC），并进一步鉴定出710个氨基酸代谢相关LncRNA（AAMLs）。

To construct a prognostic model of amino acid metabolism-related LncRNAs

单因素Cox回归识别出9个与总生存期（OS）相关的AAMLs，多因素Cox回归最终确定5个独立预后LncRNA：高风险基因LINC01354、LINC02257、AC083967.1和低风险基因AC005342.2、AC005050.3。LASSO回归构建的风险评分公式为：Risk score = (1.0088 × LINC01354表达式) + (0.5576 × LINC02257表达式) + (0.3481 × AC083967.1表达式) - (0.7176 × AC005342.2表达式) - (0.5667 × AC005050.3表达式)。

The prognostic of patient with CRC and amino acid metabolism related LncRNAs was validated

KM生存分析显示高风险组OS显著缩短（p<0.05）。时间依赖性ROC曲线表明模型对1年、3年、5年生存率的AUC值分别为0.714、0.674、0.653，具有可靠预测能力。

The association between risk scores and clinical characteristics was explored

风险评分与临床分期显著相关：III期、IV期风险评分高于I期（p<0.05）；T3、T4期高于T2期；N2期高于N0、N1期；M1期高于M0期（p<0.05）。

Tumor immune microenvironment analysis

ESTIMATE算法显示高风险组基质评分显著升高（p<0.001）。CIBERSORT分析发现浆细胞和调节性T细胞（Tregs）在高风险组中比例差异显著（p<0.05）。风险评分与活化NK细胞、巨噬细胞呈正相关，与滤泡辅助T细胞（Tfh）负相关。免疫检查点基因HAVCR2和SIGLEC15在高风险组中表达上调（p<0.05）。5个LncRNA均与巨噬细胞丰度正相关，与Th17细胞负相关（p<0.001）。

LINC01354 SiRNA or LINC02257 SiRNA inhibits the proliferation of HCT116 cells

临床样本验证显示LINC01354和LINC02257在CRC组织中显著上调（p<0.01）。siRNA敲低后，HCT116细胞增殖显著抑制（CCK-8实验），凋亡率显著增加（流式细胞术）（p<0.01）。

LINC01354 SiRNA or LINC02257 SiRNA inhibits the migration of HCT116 cells

Transwell实验表明敲低LINC01354或LINC02257可显著抑制HCT116细胞迁移（p<0.01）。

本研究成功构建了一个基于5个氨基酸代谢相关LncRNA（LINC01354、LINC02257、AC083967.1、AC005342.2、AC005050.3）的CRC预后模型，高风险组患者预后较差。这些LncRNA通过调控巨噬细胞和T细胞亚群影响肿瘤免疫微环境，其中LINC01354和LINC02257被实验证实可促进CRC细胞增殖、迁移并抑制凋亡。研究不仅提供了新的预后预测工具，还揭示了氨基酸代谢与免疫微环境交叉对话的机制，为CRC免疫治疗提供了潜在生物标志物和靶点。未来需在更多细胞系和临床队列中验证这些LncRNA的功能，并探索其在氨基酸剥夺或补充条件下的代谢调控机制。