《Neoplasia》：Survival outcomes, prognostic factors, and molecular landscape of early-onset versus late-onset colorectal cancer: a SEER-based study with external validation and transcriptomic profiling
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背景：结直肠癌（CRC）在年轻人群中的发病率正在上升，但年龄相关的预后和分子特征差异仍未完全阐明。本研究比较早发性结直肠癌（EOCRC）与晚发性结直肠癌（LOCRC）的生存结局，并探讨年龄相关的分子和免疫特征。方法：研究人员从SEER数据库识别2000年至20
背景：结直肠癌（CRC）在年轻人群中的发病率正在上升，但年龄相关的预后和分子特征差异仍未完全阐明。本研究比较早发性结直肠癌（EOCRC）与晚发性结直肠癌（LOCRC）的生存结局，并探讨年龄相关的分子和免疫特征。方法：研究人员从SEER数据库识别2000年至2021年间诊断的CRC患者。采用Kaplan-Meier曲线比较生存情况。采用Cox回归评估预后关联，同时使用累积发生率函数和Fine–Gray回归进行竞争风险分析。还进行了诊断时期分层和年龄组×诊断时期交互作用分析。研究结果在两个独立患者队列中进行外部验证。为探讨年龄相关的分子异质性，研究人员额外使用癌症基因组图谱（TCGA）数据库的数据进行转录组分析和功能富集分析。免疫细胞浸润和功能状态分别使用CIBERSORT和单样本基因集富集分析（ssGSEA）进行评估。结果：共分析29,576例EOCRC和164,359例LOCRC患者。EOCRC患者的总生存期显著优于LOCRC患者。多因素分析确定了性别、种族、分级、T分期、N分期、M分期和肿瘤大小与生存的关联。EOCRC的生存优势在按解剖亚部位和治疗类型分层的各亚组中一致观察到，并在外部队列中也得到验证。LOCRC相对于EOCRC的校正HR从2000–2010年的1.89（95% CI，1.85–1.94）降至2011–2021年的1.51（95% CI，1.46–1.57）（交互作用P < 0.001）。在竞争风险分析中，LOCRC与更高的CRC特异性死亡校正亚分布风险相关（SHR = 1.19，95% CI，1.16–1.22）。对53例EOCRC和262例LOCRC患者的转录组分析识别出1,099个差异表达基因，涉及膜电位调控、核小体组织、神经活性配体–受体相互作用、中性粒细胞胞外诱捕网形成和细胞黏附分子。免疫细胞浸润和功能评分显示两组间免疫细胞丰度和个体免疫功能特征评分相当；然而，EOCRC中效应/耗竭比值显著较低（P = 0.033），表明细胞毒性和耗竭相关基因特征的相对富集存在年龄相关差异。通路分析进一步揭示EOCRC中HALLMARK_KRAS_SIGNALING_DN和HALLMARK_MYOGENESIS基因集富集。结论：EOCRC与优于LOCRC的总生存期相关，尽管这一关联的幅度在不同诊断时期有所变化。转录组分析识别出KRAS相关、分化相关和免疫功能基因特征的年龄相关差异。这些分子和免疫差异的临床和预后意义有待进一步研究。
研究背景：结直肠癌（CRC）是全球第三大常见诊断癌症和第二大癌症相关死亡原因。尽管传统上被视为影响老年人的疾病，但近几十年来早发性结直肠癌（EOCRC，定义为50岁前诊断的CRC）的发病率显著上升，尤其在高收入国家。这一流行病学模式的演变凸显了深入了解EOCRC与晚发性结直肠癌（LOCRC）相比的独特临床病理特征、病因因素和生存结局的必要性。尽管筛查和治疗干预的进步改善了CRC的总体结局，但不同年龄组的预后仍高度异质。EOCRC患者更常被诊断为晚期疾病并表现出侵袭性组织学特征。矛盾的是，一些证据表明年轻患者可能获得更好的生存，可能归因于较少的合并症、更高的治疗耐受性或不同的肿瘤生物学行为。然而，关于EOCRC与LOCRC患者比较生存的一致性结论尚未建立，特别是考虑肿瘤位置、疾病分期和治疗方案等变量时。现有的CRC管理临床指南主要来源于涉及老年人群的研究，可能无法充分解决EOCRC的独特方面。现有文献显示相互矛盾的结果：一些研究报告EOCRC生存较差，另一些表明结局改善，还有几项发现无显著差异。这些差异强调需要更大规模、经过验证的数据集来阐明生存模式。本研究利用SEER数据库基于人群的数据比较EOCRC与LOCRC患者的总生存期（OS），进一步识别影响生存的关键预后因素，并按肿瘤位置和治疗方式分层进行亚组分析。为提高结论的稳健性，使用独立临床队列进行外部验证。研究结果旨在深入理解EOCRC和LOCRC不同的临床轨迹，最终支持开发更个性化和有效的管理方法。
研究人员开展的研究及结论：研究人员利用SEER数据库（覆盖约28%美国人口，18个登记处）识别2000年至2021年间诊断的799,649例CRC病例，最终纳入29,576例EOCRC（20–49岁诊断）和164,359例LOCRC（50–75岁诊断）患者。外部验证队列来自两个独立医疗中心：南昌大学第一附属医院（2015–2021年，99例EOCRC和304例LOCRC，n = 403）和中山大学附属第七医院（2018–2023年，66例EOCRC和213例LOCRC，n = 279）。转录组分析数据来自TCGA数据库，按诊断年龄分为EOCRC（< 50岁）和LOCRC（≥ 50岁）。研究发现EOCRC患者的总生存期显著优于LOCRC患者，这一优势在按解剖亚部位、治疗类型、性别、种族、肿瘤分级、TNM分期和肿瘤大小分层的各亚组中一致观察到，并在两个外部队列中得到验证。多因素分析确定性别、种族、T分期、N分期、M分期、肿瘤分级、原发部位和肿瘤大小为OS的独立预后因素。LOCRC相对于EOCRC的校正HR从2000–2010年的1.89（95% CI，1.85–1.94）降至2011–2021年的1.51（95% CI，1.46–1.57）（交互作用P < 0.001）。在竞争风险分析中，LOCRC与更高的CRC特异性死亡校正亚分布风险相关（校正SHR = 1.19，95% CI，1.16–1.22；P < 0.001）。转录组分析识别出1,099个差异表达基因（DEGs）（|log?FC| > 1，FDR < 0.05），其中131个显著上调、968个下调，涉及膜电位调控、核小体组装、神经活性配体–受体相互作用、中性粒细胞胞外诱捕网形成和细胞黏附分子等通路。免疫细胞浸润分析显示两组间22种免疫细胞亚群的浸润水平无统计学显著差异（均p > 0.05）。免疫功能评分显示CD8+ T细胞细胞毒性评分和Treg免疫抑制评分组间无显著差异，但EOCRC中效应/耗竭比值显著较低（p = 0.033）。GSEA揭示HALLMARK_KRAS_SIGNALING_DN（NES = 1.81，FDR = 0.041）和HALLMARK_MYOGENESIS（NES = 1.81，FDR = 0.041）基因集在EOCRC中显著富集，ssGSEA进一步证实EOCRC中KRAS活性评分显著高于LOCRC（p = 0.021）。研究的重要意义在于：EOCRC与优于LOCRC的总生存期相关，独立于常规临床病理因素；转录组分析识别出KRAS相关、分化相关和免疫功能基因特征的年龄相关差异；这些发现强调需要年龄定制的管理策略和进一步研究CRC生存差异的生物学基础，随着EOCRC全球发病率持续上升，研究结果可能有助于该日益重要患者群体的更个性化预后评估和治疗规划。
关键技术方法：研究人员采用SEER数据库（2000–2021年）进行基于人群的回顾性队列分析，使用Kaplan-Meier曲线和log-rank检验比较生存，Cox比例风险模型评估预后因素，Fine–Gray竞争风险回归分析CRC特异性死亡，并构建年龄组×诊断时期交互作用模型。外部验证采用两个独立医疗中心的前瞻性收集临床队列（南昌大学第一附属医院2015–2021年，n = 403；中山大学附属第七医院2018–2023年，n = 279）。转录组分析使用TCGA数据库RNA-seq数据，采用DESeq2进行差异表达分析，clusterProfiler进行GO和KEGG富集分析，CIBERSORT算法评估免疫细胞浸润，ssGSEA评估免疫功能状态和KRAS信号活性，GSEA桌面软件进行Hallmark基因集富集分析。统计分析使用R软件（版本4.3.3），X-tile软件确定肿瘤大小最佳截断值。
研究结果：
基线特征：最终分析队列包括193,935例 eligible CRC患者（29,576例EOCRC和164,359例LOCRC）。两组在性别、种族、肿瘤分级、T分期、N分期、M分期、原发肿瘤部位、手术方式和肿瘤大小方面均存在统计学显著差异（均P < 0.05）。
生存结局与预后因素：Kaplan-Meier生存分析显示EOCRC患者OS显著优于LOCRC患者（log-rank P < 0.001）。单因素Cox回归显示LOCRC全因死亡风险更高（HR = 1.52，95% CI，1.49–1.55）。EOCRC生存优势在两个诊断时期均持续存在（2000–2010年HR = 1.64，95% CI，1.60–1.68；2011–2021年HR = 1.25，95% CI，1.21–1.29）。在CSS的常规Kaplan-Meier分析中，两组间无显著差异（HR = 0.98，95% CI，0.96–1.00；P = 0.082）。在CRC特异性死亡的竞争风险分析中，单因素Fine–Gray回归显示LOCRC与较低的CRC特异性死亡亚分布风险相关（SHR = 0.92，95% CI，0.90–0.94；P < 0.001）。交互作用分析显示LOCRC相对于EOCRC的校正死亡风险在2000–2010年（校正HR = 1.89，95% CI，1.85–1.94）高于2011–2021年（校正HR = 1.51，95% CI，1.46–1.57），年龄组×诊断时期交互作用显著（P < 0.001）。多因素分析确认性别、种族、T分期、N分期、M分期、肿瘤分级、原发部位和肿瘤大小为OS的独立预后因素。多因素Fine–Gray模型显示LOCRC与更高的CRC特异性死亡亚分布风险相关（校正SHR = 1.19，95% CI，1.16–1.22；P < 0.001）。
EOCRC与LOCRC的比较生存：EOCRC的OS优势在多个亚组中一致观察到。女性和男性患者中LOCRC全因死亡率均高于EOCRC（HR分别为1.47和1.54）。各种族亚组中均观察到类似生存差异。EOCRC生存优势在所有原发肿瘤部位中均明显（左半结肠HR = 1.60，直肠HR = 1.47，右半结肠HR = 1.50，横结肠HR = 1.61）。按肿瘤分级、TNM分期和肿瘤大小分层的分析进一步证实LOCRC全因死亡率高于EOCRC。接受内镜治疗（HR = 1.92）或手术治疗（HR = 1.51）的患者中LOCRC死亡率均高于EOCRC。
性别与肿瘤侧别效应：女性患者在两个年龄组中OS均显著优于男性。与女性相比，男性在EOCRC（HR = 1.14，95% CI，1.09–1.18）和LOCRC（HR = 1.20，95% CI，1.18–1.21）队列中全因死亡风险均更高。与左半结肠肿瘤相比，右半结肠肿瘤患者在EOCRC（HR = 1.11，95% CI，1.04–1.19；P = 0.001）和LOCRC（HR = 1.07，95% CI，1.05–1.09；P < 0.001）队列中全因死亡风险均更高。内镜治疗在两个年龄组中均与优于手术治疗的OS相关。
外部验证：南昌大学第一附属医院队列（n = 403）单因素Cox回归识别年龄、N分期、M分期和临床分期与OS显著相关，多因素分析确认N分期和M分期为独立预后因素。中山大学附属第七医院队列（n = 279）单因素Cox回归显示年龄、N分期、M分期和临床分期与OS显著相关，多因素分析确认年龄、N分期和M分期为独立预后因素。两个外部队列的生存分析均与SEER衍生发现一致，一致证明EOCRC患者OS优于LOCRC患者（P < 0.05）。
EOCRC与LOCRC的差异转录组景观和功能富集：TCGA数据库转录组数据经严格质量过滤后分析53例EOCRC和262例LOCRC患者。差异表达分析识别出1,099个DEGs（|log?FC| > 1，FDR < 0.05），其中131个显著上调、968个下调。热图可视化显示两组基于DEG表达谱清晰分离。GO生物学过程分析显示DEGs主要富集于膜电位调控、核小体组装、核小体组织、蛋白质–DNA复合物组装和G蛋白偶联受体信号通路。细胞组分分析显示核小体、神经元胞体、突触膜、突触后特化和突触后膜显著富集。分子功能分析突出蛋白质异二聚化活性、抗菌体液免疫反应、结构分子活性、单羧酸转运和门控通道活性。KEGG通路分析显示DEGs主要富集于系统性红斑狼疮、酒精中毒、中性粒细胞胞外诱捕网形成、神经活性配体–受体相互作用和细胞黏附分子。
免疫细胞浸润景观：使用CIBERSORT算法和LM22特征矩阵解卷积22种免疫细胞亚群的相对丰度。相关性分析显示浸润免疫细胞组分间相关性普遍较弱。M0巨噬细胞与其他免疫群体关联稍强，与浆细胞（r = ?0.40）和静息CD4+记忆T细胞（r = ?0.46）呈弱负相关。EOCRC与LOCRC组间任何免疫细胞亚群浸润水平均无统计学显著差异（均p > 0.05）。
免疫功能状态评分：CD8+ T细胞细胞毒性评分组间无显著差异（p = 0.96），Treg免疫抑制评分组间亦无显著差异（p = 0.24）。
免疫功能平衡指数：CD8+细胞毒性/Treg比值（p = 0.381）和M1/M2巨噬细胞比值（p = 0.445）组间无显著差异。然而，EOCRC中效应/耗竭比值显著低于LOCRC（p = 0.033），表明两组间细胞毒性和耗竭相关转录特征的相对富集存在差异。
通路富集分析：GSEA使用Hallmark基因集识别出EOCRC中多个显著富集通路。HALLMARK_KRAS_SIGNALING_DN基因集在EOCRC中显著富集（NES = 1.81，FDR = 0.041）。ssGSEA-based KRAS活性评分在EOCRC中显著高于LOCRC（p = 0.021），与GSEA结果一致。HALLMARK_MYOGENESIS基因集亦在EOCRC中显著富集（NES = 1.81，FDR = 0.041），提示分化相关转录程序的差异。
讨论部分总结：CRC筛查的广泛实施促进了总体发病率和死亡率的显著下降，但EOCRC发病率在全球范围内持续上升，可能由饮食模式变化（如含糖饮料、红肉和加工食品消费增加）、肥胖率上升、久坐生活方式以及炎症性肠病和慢性肾脏病等合并症增加所驱动。尽管有这些流行病学见解，EOCRC的独特临床病理和生物学特征仍不完全清楚。本研究使用SEER数据库大型人群队列并辅以两个独立临床队列的外部验证，证明EOCRC患者OS显著优于LOCRC患者，即使在调整关键预后变量后亦然。这些发现挑战了年轻诊断年龄（常与晚期疾病和侵袭性组织学相关）必然导致较差生存的传统观念。观察到的EOCRC OS优势可能反映患者特征、治疗耐受性和强度、合并症负担以及潜在年龄相关肿瘤生物学的差异组合。领先时间偏倚不能完全排除，但生存优势在所有疾病分期（包括晚期阶段）中的一致性表明领先时间偏倚 alone 不太可能完全解释观察到的差异。此外，差异治疗依从性或强度可能有利于年轻患者。转录组分析识别出EOCRC与LOCRC之间的分子差异，功能富集分析提示DEGs可能涉及神经内分泌分化、染色质重塑、免疫反应调节和代谢重编程。与本研究发现一致，近期研究报道EOCRC中KRAS和BRAF突变频率较低，TCGA数据的基因集富集分析显示EOCRC中免疫相关通路下调。HALLMARK_KRAS_SIGNALING_DN基因集在EOCRC中显著富集，与EOCRC中KRAS通路活性较低一致，ssGSEA在单样本水平进一步支持。HALLMARK_MYOGENESIS基因集在EOCRC中显著富集，提示分化相关程序的差异。这些发现与先前报道EOCRC表现出以较高RAS野生型肿瘤患病率为特征的独特分子谱一致。然而，这些通路水平关联应被解释为分子异质性的证据而非EOCRC生存优势的直接机制解释。EOCRC还与独特体细胞改变模式相关，包括APC、CTNNB1、SOX9、RAS和BRAF改变的差异。年龄相关的肿瘤免疫微环境差异也有报道。本研究支持免疫异质性的存在但未证明这些差异独立决定预后。激素影响，特别是通过雌激素受体β（ER-β）的雌激素信号，也被提出贡献于CRC结局的性别相关差异。此外，肠道微生物组日益被认为是CRC发病机制和治疗反应的潜在贡献者，年龄相关微生物差异已有描述。EOCRC的生存优势在按性别、种族、肿瘤位置、分期、分级和治疗方式分层的众多亚组中一致，与先前报道年轻患者可能从积极治疗中获得更大益处并表现出增强恢复能力的报告一致。然而，本研究结果与报道EOCRC生存较差的研究形成对比，可能由于诊断延迟或就诊时分期较晚。这些差异可能源于样本选择、治疗策略或混杂因素调整的变异。本研究中大型人群队列、多因素分析、亚组分析和外部验证提供了补充证据支持观察到的年龄相关生存模式的稳健性。性别差异明显，女性患者在EOCRC和LOCRC队列中均表现出更好的生存，可能反映保护性激素效应或免疫反应差异。原发肿瘤位置同样与生存相关：左半结肠肿瘤患者在EOCRC和LOCRC队列中OS均优于右半结肠肿瘤患者。这些发现对临床风险评估具有潜在意义。观察到的EOCRC与LOCRC生存差异强调诊断年龄应与疾病分期、肿瘤位置、分子特征、合并症负担和治疗因素一起考虑以解释预后。肿瘤大小在两个年龄组中均被识别为独立预后因素，支持其整合入未来CRC分期系统的潜力。观察到的治疗方式与OS关联应谨慎解释，因为治疗选择强烈受疾病分期、肿瘤特征、患者体能和其他临床因素的影响。研究的局限性包括：SEER数据库缺乏全身治疗方案（包括化疗、放疗和免疫治疗）的详细信息以及关键分子特征如MSI状态和RAS/BRAF改变；SEER不提供合并症的综合信息；生活方式因素如饮食、体育活动和吸烟不在SEER中；延长的研究期间（2000–2021年）涵盖CRC筛查、诊断、全身治疗、支持治疗和临床实践的重大变化；TCGA转录组分析为观察性和横断面性，不能建立分子特征与生存结局的因果关系。
研究结论翻译：总之，本研究证明EOCRC患者比LOCRC患者具有更有利的生存结局，独立于常规临床病理因素。临床医生应考虑对EOCRC患者采用更乐观的预后框架，即使那些表现为晚期疾病的患者。这些发现强调需要年龄定制的管理策略和进一步研究CRC生存差异的生物学基础。随着EOCRC全球发病率持续上升，本研究结果可能有助于这一日益重要患者群体的更个性化预后评估和治疗规划。年轻CRC患者应在临床试验中得到充分代表以确定这一增长人群的最佳治疗策略。
