PTGDS缺乏作为食管鳞状细胞癌中M2巨噬细胞极化和免疫抑制微环境的驱动因素:一项实验研究

PTGDS deficiency as a driver of M2 macrophage polarization and immunosuppressive microenvironment in esophageal squamous cell carcinoma: an experimental study

作者信息Jian Zhong, Yujie Xie, Zhengang Zhao, Xianwen Chen, Jianhua Fu, Wanli Lin
PMID40497781
发布时间2025-08-01
DOI10.1097/JS9.0000000000002589

实验完整度

包含转录组数据分析、免疫组织化学验证、体外细胞共培养实验和体内动物模型等多个独立证据层级,并进行了功能验证和机制探索。

主要模型

KYSE150人食管鳞状细胞癌细胞系 THP-1来源巨噬细胞共培养模型 BALB/c裸鼠皮下异种移植瘤模型 Gaozhou-IHC队列(100例ESCC肿瘤样本)

重点核对

PTGDS表达状态(高/低)与M2巨噬细胞浸润的关联 PTGDS过表达对M2巨噬细胞极化的影响(体外共培养和体内异种移植) PTGDS表达与免疫抑制微环境特征(T细胞浸润、MDSC募集)的关系 PTGDS过表达对PI3K/AKT信号通路磷酸化的影响 结合PTGDS表达和临床病理参数的列线图对OS的预测准确性

摘要

引言:食管鳞状细胞癌(ESCC)的生存率低,与M2巨噬细胞极化的微环境相关。本研究旨在阐明前列腺素D2合酶(PTGDS)在调节肿瘤微环境(TME)中的作用及其在ESCC中的预后意义。材料与方法:使用免疫反卷积和加权基因共表达网络分析分析转录组数据集(GSE53624, GSE121931),以识别与M2巨噬细胞浸润相关的基因。在Gaozhou-RNA队列中评估肿瘤与正常组织之间的差异表达基因。进行Cox回归分析以评估预后因素。开发了包含PTGDS表达和临床病理参数的列线图,并通过在Gaozhou-IHC队列中进行的免疫组织化学(IHC)进行验证。使用体外实验验证PTGDS的作用。结果:PTGDS表达在ESCC组织中显著下调,PTGDS表达降低被确定为总生存期(OS)较差的显著预后因素。结合列线图显示出强大的预测准确性,在GSE53624队列中1年、3年和5年OS预测的曲线下面积(AUC)值分别为0.63、0.77和0.83,这在验证队列(GSE121931和Gaozhou-IHC队列)中保持一致。PTGDS表达较低与髓源性抑制细胞募集增加、T细胞浸润减少和T细胞细胞毒性受损显著相关。IHC证实在PTGDS低肿瘤中CD206+ M2巨噬细胞浸润升高。体内和体外实验进一步证明PTGDS过表达有效抑制M2巨噬细胞极化。结论:PTGDS缺乏促进免疫抑制性TME重塑,并预测ESCC的不良临床结果,这可能是ESCC的潜在预后生物标志物。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
PTGDS在食管鳞状细胞癌(ESCC)肿瘤微环境中的作用及其对M2巨噬细胞极化和预后的影响。
核心机制
PTGDS缺乏促进M2巨噬细胞极化,可能通过激活PI3K/AKT信号通路,并导致免疫抑制性肿瘤微环境(MDSC募集增加、T细胞浸润和细胞毒性降低)。
主要证据
转录组分析(GSE53624、GSE121931、Gaozhou-RNA)、免疫组化(Gaozhou-IHC队列)、体外细胞共培养实验和体内异种移植模型,证实PTGDS过表达抑制M2极化,且与PI3K/AKT信号通路有关。
研究意义
PTGDS可能作为ESCC的预后生物标志物,并为靶向M2极化和重塑免疫微环境的治疗策略提供潜在靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

数据获取和预处理

获取ESCC转录组和生存数据,为后续分析奠定基础。

从GEO下载GSE53624和GSE121931数据集,包括ESCC和邻近正常组织的RNA测序数据及匹配的生存数据。

2

免疫细胞浸润分析和WGCNA

鉴定与M2巨噬细胞浸润相关的基因模块,并分析免疫细胞组成。

使用CIBERSORT、quanTIseq和xCell算法进行免疫反卷积。通过WGCNA构建基因共表达网络,鉴定与M2巨噬细胞浸润最相关的模块(MEblue)。

3

识别靶标生物标志物

筛选与M2巨噬细胞浸润相关且具有预后价值的靶基因。

分析Gaozhou-RNA队列的差异表达基因(DEGs),与WGCNA的M2RGs取交集,通过Kaplan-Meier分析和多因素Cox回归鉴定预后相关基因。

4

验证靶标表达和预后模型构建

验证PTGDS在ESCC中的表达和预后价值,并构建预后预测模型。

在Gaozhou-IHC队列中通过免疫组化验证PTGDS蛋白表达。在GSE53624训练队列中进行多因素Cox回归,构建包含PTGDS和临床病理参数的列线图,并在验证队列中评估其预测性能。

5

评估PTGDS与免疫抑制微环境的关系

探究PTGDS表达与免疫抑制微环境特征的相关性。

使用TIDE算法评估免疫逃逸特征,分析PTGDS表达与T细胞浸润、细胞毒性及MDSC浸润的关系。

6

体外验证PTGDS功能

验证PTGDS对M2巨噬细胞极化的影响及其潜在机制。

建立PTGDS稳定过表达的KYSE150细胞系,与THP-1来源的巨噬细胞共培养,通过流式细胞术和Western blot检测M2极化标志物及PI3K/AKT通路蛋白表达。

7

体内验证PTGDS功能

在体内验证PTGDS对肿瘤生长和M2巨噬细胞极化的影响。

将PTGDS过表达和对照KYSE150细胞皮下注射到裸鼠体内,观察肿瘤生长,并通过流式细胞术和Western blot分析肿瘤组织中M2巨噬细胞浸润。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
杜氏改良Eagle培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯Abcam--
抗PTGDS抗体proteintech10754-2-AP
抗CD206抗体proteintech18704-1-AP
PE偶联兔抗人CD68抗体proteintech25747-1-AP
FITC偶联抗人CD206抗体proteintech18704-1-AP
固定和透化溶液BD Biosciences554722
BD Perm/Wash缓冲液BD Biosciences554723
PVDF膜Millipore--
PI3K抗体proteintech67071-1-IG
p-PI3K抗体AbcamAb278545
AKT抗体proteintech10176-2-AP
p-AKT抗体proteintech66444-1-IG
GAPDH抗体proteintech60004-1-Ig
Odyssey成像系统LI-COR--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
数据获取和预处理
GEO数据集(GSE53624、GSE121931)的样本数量、数据类型,以及生存数据的匹配情况。
阅读提示:Methods: Data acquisition and preprocessing
免疫细胞浸润分析和WGCNA
WGCNA分析的关键参数,包括软阈值(β=10)和模块识别过程。
阅读提示:Methods: Immune cell infiltration analysis, Weighted gene co-expression network analysis (WGCNA)
识别靶标生物标志物
Gaozhou-RNA队列的样本量(10对)、DEG筛选阈值(|log2FC|≥2,P<0.05),以及后续Kaplan-Meier和多因素Cox回归的具体参数。
阅读提示:Methods: Bulk RNA sequencing and differential genes analysis in Gaozhou-RNA cohort, Identification of target biomarkers associated with M2 macrophage infiltration
验证靶标表达和预后模型构建
Gaozhou-IHC队列的样本量(100例)、PTGDS高/低表达的SI阈值(≥8 vs. <8)、列线图包含的变量(年龄、N分期、PTGDS表达)、风险评分截断值(<99 vs. ≥99),以及AUC评估的时间点。
阅读提示:Methods: Immunohistochemistry (IHC) analysis in Gaozhou-IHC cohort, Construction and validation of a combined model; Results: Construction and validation of a combined prediction nomogram
体外验证PTGDS功能
KYSE150细胞系的培养条件、PTGDS过表达质粒和对照、THP-1细胞分化和共培养的条件(PMA处理时间、共培养时间、Transwell系统),以及流式细胞术和Western blot的检测方法和抗体信息。
阅读提示:Methods: Cell culture and establishment of stable PTGDS overexpression cell lines, Co-culture of THP-1 cells-derived macrophages and ESCC cells, Flow cytometry, Western blot
体内验证PTGDS功能
动物模型的关键参数:小鼠品系、周龄、性别、每组数量(5只)、细胞注射数量(3×10^6)、观察时间(15天)、肿瘤体积计算公式。
阅读提示:Methods: Animal experiments