通过整合生物信息学与实验方法鉴定鼻咽癌中关键外泌体相关基因并初步验证

《Scientific Reports》：Identification and preliminary validation of key exosome-related genes in nasopharyngeal carcinoma through integrative bioinformatics and experimental approaches

　　

摘要

外泌体已成为鼻咽癌（NPC）进展的重要驱动因素。然而，外泌体相关基因（ERG）特征及其在鼻咽癌中的免疫相关性研究仍然有限。本研究通过整合生物信息学与机器学习方法，系统鉴定并验证了鼻咽癌中的关键ERG。从公共数据库获取了数据集GSE12452和GSE53819以及已知ERG。关键ERG的鉴定采用了机器学习、表达验证及受试者工作特征（ROC）曲线分析。此外，还开展了基因集富集分析（GSEA）、免疫浸润分析、计算机化合物-靶点预测及分子对接。关键基因的表达在临床鼻咽癌组织样本中进行了实验验证。机器学习分析共筛出11个候选基因，其中LDHA、PIGR和POSTN在GSE12452和GSE53819两个数据集中均表现出显著差异表达，并通过ROC曲线评估。GSEA结果显示，这些基因参与细胞周期检查点及DNA复制相关通路。免疫浸润分析表明，与对照组相比，鼻咽癌样本中中性粒细胞比例显著降低，同时2型辅助性T细胞比例增加。相关性分析显示，LDHA和POSTN与中性粒细胞呈负相关，而PIGR呈正相关。此外，药物预测与分子对接（结合能：-8.552 kcal/mol）提示LDHA与CHEMBL2058994之间存在强结合力。随后进行的100纳秒分子动力学模拟在计算机上证实了LDHA-CHEMBL2058994复合物的结构与能量稳定性，提示其作为鼻咽癌进一步实验和药理学研究候选物的潜力。RT-qPCR验证证实了LDHA和PIGR的显著差异表达，而POSTN在鼻咽癌组织中表现出一致的上升趋势，但未达到统计学显著性水平。本研究鉴定了三个具有潜在生物标志物价值的ERG候选基因（LDHA、PIGR和POSTN）。RT-qPCR验证确认LDHA和PIGR存在显著差异表达，而POSTN在鼻咽癌组织中呈现一致的上调趋势，但未达到统计学显著性，需在更大样本队列中进一步评估。