基于线粒体相关基因的鼻咽癌预后模型构建及 NT5DC3 在肿瘤免疫微环境中的作用研究

《Biology Direct》：Prognostic signature of mitochondria-related genes and the oncogenic role of NT5DC3 in nasopharyngeal carcinoma progress

　　

摘要

背景

鼻咽癌（NPC）是一种属于头颈部鳞状细胞癌类的恶性肿瘤。这种癌症的复发和转移倾向特别高，导致患者的预后通常较差。尽管免疫检查点抑制剂已成为复发性或转移性鼻咽癌（R/M NPC）患者的重要治疗选择，但必须认识到只有少数患者能从这些疗法中获得长期益处。这一观察结果强调了NPC体内仍然存在复杂的免疫抑制机制。线粒体自噬在维持线粒体质量控制和细胞稳态方面起着至关重要的作用。这一生物过程不仅有助于恶性肿瘤细胞的代谢适应和进展，还可能影响肿瘤的免疫逃逸，通过调节免疫细胞的机能和改变肿瘤微环境的特性来实现。然而，尽管线粒体自噬对NPC中的免疫调节具有潜在影响，但其具体作用和临床相关性尚未得到充分研究。本研究的目的是基于与线粒体相关的基因开发一个鼻咽癌的预后模型。除了构建该模型外，研究还旨在探讨这些基因与肿瘤免疫微环境的关系，评估CD8? T细胞在这种环境中的功能，并评估免疫疗法的有效性。此外，研究还试图识别具有治疗价值的关键调控基因，从而为鼻咽癌患者的改进治疗策略提供依据。

方法

在本研究中，我们使用了GEO数据集进行差异表达分析，并结合最小绝对 shrinkage 和选择算子（LASSO）回归分析，以识别预后基因并开发一个与线粒体功能相关的预后模型。通过无进展生存期（PFS）和时变接收者操作特征（ROC）曲线的应用，我们评估了所识别预后标记物的预测能力。此外，我们还探讨了计算风险评分与各种免疫学特征之间的关系，以了解这些因素在疾病预后中的相互关系。在确定NT5DC3为关键基因后，我们通过逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）、Western blotting和免疫组化进行了一系列表达分析。此外，还进行了功能测定，以确定NT5DC3作为新型生物标志物的潜力，从而为其在临床应用和预后评估中的作用提供了宝贵见解。

结果

本研究成功鉴定了六个关键基因——NT5DC3、TP63、COX7A1、TMEM71、ADHFE1和TREM2——并利用这些基因开发了一个基于线粒体相关因素的预后模型。根据PFS数据，该模型在将鼻咽癌患者分为不同的预后风险类别方面表现出很强的潜力。值得注意的是，高风险组与低风险组相比，在免疫细胞浸润模式上存在显著差异。具体而言，高风险组表现出显著的免疫抑制特征，表现为CD8? T细胞的浸润显著减少，而CD8? T细胞对于抗肿瘤免疫反应至关重要。此外，敲低NT5DC3的实验显示NPC细胞的增殖、迁移和侵袭能力显著下降。进一步的研究表明NT5DC3受转录因子SP1的调控。这种关系表明NT5DC3可能通过其与AMPK信号通路的关联，促进NPC细胞典型的侵袭性生物学行为。此外，该基因似乎对CD8? T细胞的机能也有影响，说明其在癌症进展和免疫逃逸中具有双重作用。

结论

本研究提出了一个专门针对鼻咽癌的与线粒体相关的新型预后模型。尽管仍需要在独立队列中进行外部验证，但该模型有潜力提高对患者PFS相关临床结果的预测，并评估免疫疗法的可能优势。此外，研究结果突出了不同风险组之间肿瘤免疫微环境的显著差异，表明这些差异可能会影响治疗反应。研究还确定NT5DC3是一个潜在的有价值的生物标志物和治疗靶点。它在预测预后和免疫治疗反应中的作用可能为改善鼻咽癌患者的治疗策略提供新的途径。

背景

鼻咽癌（NPC）是一种属于头颈部鳞状细胞癌类的恶性肿瘤。这种癌症的复发和转移倾向特别高，导致患者的预后通常较差。尽管免疫检查点抑制剂已成为复发性或转移性鼻咽癌（R/M NPC）患者的重要治疗选择，但必须认识到只有少数患者能从这些疗法中获得长期益处。这一观察结果强调了NPC体内仍然存在复杂的免疫抑制机制。线粒体自噬在维持线粒体质量控制和细胞稳态方面起着至关重要的作用。这一生物过程不仅有助于恶性肿瘤细胞的代谢适应和进展，还可能影响肿瘤的免疫逃逸，通过调节免疫细胞的机能和改变肿瘤微环境的特性来实现。然而，尽管线粒体自噬对NPC中的免疫调节具有潜在影响，但其具体作用和临床相关性尚未得到充分研究。本研究的目的是基于与线粒体相关的基因开发一个鼻咽癌的预后模型。除了构建该模型外，研究还旨在探讨这些基因与肿瘤免疫微环境的关系，评估CD8? T细胞在这种环境中的功能，并评估免疫疗法的有效性。此外，研究还试图识别具有治疗价值的关键调控基因，从而为鼻咽癌患者的改进治疗策略提供依据。

方法

在本研究中，我们使用了GEO数据集进行差异表达分析，并结合最小绝对 shrinkage 和选择算子（LASSO）回归分析，以识别预后基因并开发一个与线粒体功能相关的预后模型。通过无进展生存期（PFS）和时变接收者操作特征（ROC）曲线的应用，我们评估了所识别预后标记物的预测能力。此外，我们还探讨了计算风险评分与各种免疫学特征之间的关系，以了解这些因素在疾病预后中的相互关系。在确定NT5DC3为关键基因后，我们通过逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）、Western blotting和免疫组化进行了一系列表达分析。此外，还进行了功能测定，以确定NT5DC3作为新型生物标志物的潜力，从而为其在临床应用和预后评估中的作用提供了宝贵见解。

结果

本研究成功鉴定了六个关键基因——NT5DC3、TP63、COX7A1、TMEM71、ADHFE1和TREM2——并利用这些基因开发了一个基于线粒体相关因素的预后模型。根据PFS数据，该模型在将鼻咽癌患者分为不同的预后风险类别方面表现出很强的潜力。值得注意的是，高风险组与低风险组在免疫细胞浸润模式上存在显著差异。具体而言，高风险组表现出显著的免疫抑制特征，表现为CD8? T细胞的浸润显著减少，而CD8? T细胞对抗肿瘤免疫反应至关重要。此外，敲低NT5DC3的实验显示NPC细胞的增殖、迁移和侵袭能力显著下降。进一步的研究表明NT5DC3受转录因子SP1的调控。这种关系表明NT5DC3可能通过其与AMPK信号通路的关联，促进NPC细胞典型的侵袭性生物学行为。此外，该基因似乎对CD8? T细胞的机能也有影响，说明其在癌症进展和免疫逃逸中具有双重作用。

结论

本研究提出了一个专门针对鼻咽癌的与线粒体相关的新型预后模型。尽管仍需要在独立队列中进行外部验证，但该模型有潜力提高对患者PFS相关临床结果的预测，并评估免疫疗法的可能优势。此外，研究结果突出了不同风险组之间肿瘤免疫微环境的显著差异，表明这些差异可能会影响治疗反应。此外，研究还确定NT5DC3是一个潜在的有价值的生物标志物和治疗靶点。其在预测预后和免疫治疗反应中的作用可能为改善鼻咽癌患者的治疗策略提供新的途径。