《Cancer Nexus》：A WGCNA-Based Approach to Identify Hub Genes Associated With TNM Staging in Urothelial Bladder Carcinoma
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在本研究中，研究人员利用加权基因共表达网络分析（WGCNA）识别了与尿路上皮膀胱癌（UBC）患者临床进展相关的基因模块和代表性候选生物标志物。通过WGCNA，研究人员确定了与UBC患者TNM分期相关的基因模块。对差异表达基因（DEGs）进行了富集分析。使用Cy
在本研究中，研究人员利用加权基因共表达网络分析（WGCNA）识别了与尿路上皮膀胱癌（UBC）患者临床进展相关的基因模块和代表性候选生物标志物。通过WGCNA，研究人员确定了与UBC患者TNM分期相关的基因模块。对差异表达基因（DEGs）进行了富集分析。使用Cytoscape软件识别了枢纽基因。通过DEG分析评估了枢纽基因的表达水平。最后，利用OncoDB数据库检测了所识别枢纽基因的甲基化谱。发现了三个与TNM分期相关的基因模块。DEGs的富集分析揭示了与细胞骨架发育、肌肉组织功能、细胞骨架组织及信号通路相关的生物学功能。共识别出10个枢纽基因，相对于正常组织，这些基因在肿瘤组织中表达下调，包括ACTG2、CNN1、ACTA2、TPM1、CALD1、TAGLN、MYH11、MYLK、MYL9和LMOD1。甲基化谱分析显示，与正常组织相比，肿瘤组织中MYH11、ACTG2和ACTA2的启动子区域存在高甲基化。总之，研究人员识别了两个具有统计学意义的基因模块和七个与UBC患者TNM分期相关的候选生物标志物。这些发现加深了对UBC肿瘤进展的理解，并可能作为潜在的预后标志物。
**论文解读：基于WGCNA的尿路上皮膀胱癌TNM分期相关枢纽基因识别**
**研究背景与目的**
尿路上皮膀胱癌（Urothelial Bladder Carcinoma, UBC）是全球最常见的恶性肿瘤之一，2020年新发病例约57.3万，死亡21.3万，预计2040年发病率和死亡率将分别增加73%和87%。UBC分为非肌层浸润性膀胱癌（NMIBC）和肌层浸润性膀胱癌（MIBC），后者预后差且易远处转移。现有治疗手段（如化疗、免疫治疗、靶向治疗）存在毒性大、疗效有限、患者选择困难等问题，尤其是晚期患者缺乏有效方案。TNM分期系统（肿瘤、淋巴结、转移）是临床评估预后和指导治疗的核心工具，因此探索与TNM分期相关的分子标志物对理解UBC进展机制及开发新型靶向疗法至关重要。本研究旨在利用系统生物学方法——加权基因共表达网络分析（WGCNA），结合TCGA数据库中的转录组数据，识别与UBC TNM分期相关的基因模块和枢纽基因，为肿瘤进展机制和潜在预后标志物提供理论依据。该论文发表在《Cancer Nexus》。
**主要技术方法概述**
研究人员从TCGA膀胱尿路上皮癌（BLCA）项目获取378例肿瘤和19例正常样本的RNA-seq数据（Read counts）。主要方法包括：1）使用DESeq2包筛选差异表达基因（DEGs），阈值调整p<0.05；2）利用WGCNA包基于DEGs构建共表达网络，软阈值β=7，识别共表达模块；3）通过模块-临床特征关系（MCTR）分析模块与TNM分期、分级的相关性；4）对模块基因进行GO和KEGG富集分析；5）使用STRING数据库（置信度0.7）构建基因调控网络，通过Cytoscape的CytoHubba插件识别枢纽基因；6）分析枢纽基因在肿瘤与正常组织中的表达差异及DNA甲基化状态（利用OncoDB数据库）。样本队列来源为TCGA-BLCA项目。
**研究结果**
**3.1 数据预处理**：共识别376个DEGs，其中220个下调，156个上调。
**3.2 加权基因共表达网络构建**：基于376个DEGs和406个样本，设定软阈值β=7，获得三个模块：MEturquoise（40个基因）、MEblue（22个基因）、MEbrown（27个基因），以及287个未聚类基因（MEgray模块）。
**3.3 模块-临床特征关系**：MEturquoise模块与分级（r=0.28，p=7×10
-9）、T分期（r=0.23，p=2×10
-6）和N分期（r=0.22，p=7×10
-6）呈正相关；MEblue模块与分级（r=-0.14，p=0.006）、T分期（r=-0.14，p=0.004）和N分期（r=-0.13，p=0.02）呈负相关；MEbrown模块无显著相关性。
**3.4 模块基因富集分析**：GO分析显示DEGs富集于肌肉组织发育、细胞骨架组织、肌肉结构成分等生物学过程；KEGG分析揭示与细胞骨架调节、马达蛋白、信号通路及肌肉收缩相关。MEturquoise模块基因主要涉及细胞骨架和肌肉发育，而MEblue模块基因富集于核小体、染色质和DNA结合过程。
**3.5 模块基因网络与枢纽基因识别**：STRING网络显示MEblue模块含11个节点、40个相互作用，MEturquoise模块含12个节点、32个相互作用。识别出10个枢纽基因：ACTG2、CNN1、ACTA2、TPM1、CALD1、TAGLN、MYH11、MYLK、MYL9、LMOD1。其中7个（ACTG2、CNN1、ACTA2、TPM1、CALD1、TAGLN、MYH11）属于MEturquoise模块，3个（MYLK、MYL9、LMOD1）属于MEgray模块。
**3.6 枢纽基因mRNA表达与DNA甲基化**：所有10个枢纽基因在肿瘤组织中均显著下调（p<0.05）。甲基化分析显示，与正常组织相比，肿瘤组织中MYH11、ACTG2和ACTA2的启动子区域Beta值显著升高（高甲基化），而TAGLN在正常组织中启动子Beta值更高，MYL9无有效数据。
**讨论与结论**
讨论部分指出，细胞骨架重塑（如肌动蛋白细胞骨架）与UBC的迁移、侵袭能力及顺铂化疗耐药相关。本研究中识别的枢纽基因（如ACTG2、CNN1、ACTA2等）在肿瘤中下调，可能通过调控细胞骨架、肌肉收缩及上皮-间质转化（EMT）参与肿瘤进展。甲基化分析提示ACTA2、ACTG2和MYH11的启动子高甲基化可能是其表达下调的机制之一，且MYH11的高甲基化与DNMT1表达升高相关。这些基因在以往研究中已被证实为抑癌基因，其低表达与高级别、进展和不良预后相关。结论：研究人员通过WGCNA识别了两个与TNM分期显著相关的基因模块（MEturquoise和MEblue）及10个枢纽基因。这些基因在肿瘤组织中下调，部分因启动子甲基化沉默，可能在UBC进展中发挥关键作用，为晚期UBC的靶向治疗提供了潜在生物标志物。研究结果仍需实验验证，但为理解UBC的分子机制奠定了基础。
