基于副凋亡相关基因的三阴性乳腺癌诊断模型构建及ITPR3促增殖功能研究

《Scientific Reports》：Integrated single-cell and bulk RNA sequencing analysis reveals paraptosis-related biomarkers and immune microenvironment regulation in triple-negative breast cancer

摘要

三阴性乳腺癌（TNBC）是乳腺癌中最具侵袭性的亚型，靶向治疗选择有限，预后较差。副凋亡是一种以内质网扩张和线粒体肿胀为特征的非凋亡性程序化细胞死亡方式，在肿瘤抑制和化疗敏感性中发挥关键作用。然而，副凋亡相关基因（PRGs）在TNBC进展和免疫微环境重塑中的分子机制仍尚不明确。ITPR3作为内质网上关键的钙释放通道，推测参与内质网应激和副凋亡的执行过程，但其在TNBC中的诊断价值及调控作用尚未得到系统阐明。从GEO数据库下载了两个TNBC数据集，将PRGs与TNBC差异表达基因取交集，并利用随机森林、SVM-RFE和多因素逻辑回归筛选出六个枢纽基因。采用ROC曲线、列线图、校准曲线和决策曲线分析评估枢纽基因的诊断价值。此外，在独立的TCGA-TNBC队列中进行外部验证，进一步验证该六基因诊断模型的稳健性和诊断效能。利用一致性聚类将TNBC分为亚型，并进行免疫浸润和炎症细胞因子相关性分析。进行加权基因共表达网络分析（WGCNA）以识别关键模块，并进行基因本体（GO）/京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析。单细胞转录组学用于探索ITPR3的细胞类型特异性表达模式。我们使用TIMER和HPA数据库验证了ITPR3在泛癌和乳腺组织中的mRNA和蛋白表达水平。最后，通过qRT-PCR、CCK-8和EdU实验验证ITPR3在TNBC细胞中的表达及生物学功能。共鉴定出13个差异表达PRGs，最终筛选出包括ITPR3、CASP3、CCR4、CDKN3、LPAR1和MYLK在内的六个枢纽基因。六个枢纽基因及联合诊断模型均表现出满意的诊断性能。TNBC被分为两个不同的亚型，在临床特征、免疫细胞浸润和炎症细胞因子水平方面存在显著差异。WGCNA识别出两个与亚型密切相关的核心模块，富集于细胞周期、DNA复制、p53信号通路和铂类耐药。单细胞分析证实ITPR3在肿瘤上皮细胞中高表达。体外实验证实ITPR3在TNBC细胞系中高表达，且ITPR3的敲低可显著抑制细胞增殖。本研究揭示了枢纽PRGs在TNBC中的表达特征和免疫调控作用。所构建的诊断模型具有良好的预测价值，TNBC亚型在临床和免疫景观方面表现出明显的异质性。ITPR3在TNBC中上调表达，可促进肿瘤细胞增殖，可能作为TNBC的候选诊断生物标志物和潜在治疗靶点。