肾透明细胞癌中坏死性凋亡相关预后指数及关联调控轴的识别

Identification of a Necroptosis-Related Prognostic Index and Associated Regulatory Axis in Kidney Renal Clear Cell Carcinoma.

作者信息Yong Luo, Guian Zhang
PMID35685693
发布时间2022-06-03
DOI10.2147/IJGM.S367173

实验完整度

包括基于TCGA等数据库的生物信息学分析、免疫组化验证蛋白表达和生存分析,但缺乏功能性实验验证机制。

主要模型

TCGA KIRC队列(539例肿瘤样本,72例癌旁组织) E-MTAB-1980外部验证队列 5对KIRC及癌旁组织样本(来自佛山市第二人民医院)

重点核对

TCGA KIRC队列中539例肿瘤样本和72例癌旁组织的RNA-seq数据 Lasso Cox回归构建的NRPI(由PLK1、TERT、KLF9组成) 中位数作为NRPI高低分组临界值 免疫组化使用5对KIRC及癌旁组织样本 单变量和多变量Cox回归分析确定独立预后因素

摘要

背景:肾透明细胞癌(KIRC)是泌尿生殖系统中最常见的侵袭性恶性肿瘤之一,具有高度免疫浸润。然而,坏死性凋亡相关基因在KIRC免疫浸润中的作用及其对总生存期的影响尚未得到充分研究。方法:基于癌症基因组图谱(TCGA)识别差异表达的坏死性凋亡相关基因。然后,通过Lasso Cox回归分析构建了坏死性凋亡相关预后指数(NRPI)。根据中位数将KIRC患者分为NRPI高表达组和NRPI低表达组。使用单变量和多变量Cox回归分析确定NRPI是独立的预后因素。通过列线图、GO/KEGG富集分析和免疫细胞浸润评估NRPI的作用。通过TIDE评估KIRC患者免疫治疗的效果。进行免疫组织化学以验证我们医院肿瘤样本和正常组织之间蛋白质表达的差异。结果:我们发现NRPI高表达患者死亡率更高。特征与多种临床病理特征之间的多变量Cox回归证明NRPI可以有效且独立地预测KIRC的预后。构成NRPI的三个坏死性凋亡相关基因的蛋白质表达在肿瘤和正常组织之间存在显著差异。NRPI与免疫相关通路和功能密切相关。NRPI高表达和低表达患者的肿瘤微环境和免疫浸润细胞显示出明显差异。临床治疗分析发现,NRPI低表达患者对免疫治疗反应更好,而NRPI高表达患者对靶向治疗更敏感。此外,我们为KIRC确定了一个lncRNAs/miRNA/mRNA调控轴。结论:总的来说,NRPI是预测KIRC预后和治疗反应的有前景的生物标志物。

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
坏死性凋亡相关基因在肾透明细胞癌(KIRC)免疫浸润中的作用及其对总生存期的影响,以及是否可作为预后和治疗反应预测的生物标志物。
核心机制
NRPI与免疫相关通路和免疫细胞浸润密切相关,NRPI高低组肿瘤微环境存在差异。文中提出推测的OTUD6B-AS1、AL162377.1、AC108449.2、AF111167.2/hsa-miR-21-5p/KLF9调控轴可能参与KIRC进展。
主要证据
基于TCGA和外部验证队列的生存分析、ROC曲线和Cox回归表明NRPI是独立预后因素;免疫组化验证PLK1、TERT在肿瘤中高表达,KLF9低表达;TIDE分析显示NRPI低表达患者对免疫治疗反应更好,NRPI高表达患者对靶向治疗更敏感。
研究意义
NRPI是预测KIRC患者预后和免疫治疗、靶向治疗反应性的新型生物标志物,可能为KIRC的临床治疗提供新思路。

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

识别差异表达坏死性凋亡相关基因

从TCGA数据中筛选KIRC肿瘤与正常组织中差异表达的坏死性凋亡相关基因。

基于TCGA的539例KIRC样本和72例正常组织RNA-seq数据,使用limma包进行差异表达分析,筛选出53个差异表达坏死性凋亡相关基因,并通过单变量Cox回归和Venn图进一步筛选出25个具有预后价值的基因。

2

构建并验证NRPI

基于预后相关坏死性凋亡基因构建预后指数并验证其预测价值。

对25个基因进行Lasso Cox回归分析,构建由PLK1、TERT、KLF9组成的NRPI。根据中位数将患者分为NRPI高低组,通过Kaplan-Meier分析、ROC曲线、单变量和多变量Cox回归在训练集、内部验证集、整个数据集及外部验证集(E-MTAB-1980)中验证NRPI的预后价值。

3

功能富集和免疫浸润分析

探索NRPI相关的生物学功能、通路及免疫细胞浸润差异。

通过GO、KEGG和GSEA富集分析,以及ESTIMATE、ssGSEA等多种算法评估NRPI高低组的肿瘤微环境和免疫细胞浸润差异。

4

评估NRPI在免疫治疗和靶向治疗中的应用

预测NRPI高低组对免疫治疗和靶向治疗的敏感性差异。

使用TIDE算法评估免疫治疗反应,通过pRRophetic包预测靶向药物(sunitinib、pazopanib、rapamycin、temsirolimus)的IC50值。

5

免疫组化验证三个基因的蛋白表达

验证NRPI构成基因在临床样本中的蛋白表达差异。

对5对KIRC及癌旁组织进行免疫组化染色,评估PLK1、TERT和KLF9的蛋白表达,计算免疫反应评分(IRS),并与TCGA mRNA水平进行一致性分析。

6

构建lncRNA-miRNA-mRNA调控轴

基于生物信息学方法构建KLF9相关的lncRNA-miRNA-mRNA调控网络。

基于StarBase数据库,筛选与KLF9相关的miRNA,最终确定hsa-miR-21-5p,并进一步筛选与其相关的上游lncRNA(OTUD6B-AS1、AL162377.1、AC108449.2、AF111167.2),构建调控轴。

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
UltraSensitive™ SP 免疫组化试剂盒MX BiotechnologiesKIT-9730
PLK1抗体WanleibioWL04381
TERT抗体WanleibioWL02685
KLF9抗体Biossbs-3644R
徕卡APERIO CS2扫描仪----

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
生物信息学分析
TCGA数据获取日期(2022年1月20日),样本量(539例肿瘤,72例正常),外部验证集(E-MTAB-1980),差异表达分析P值阈值(<0.05),Lasso回归10倍交叉验证,分组临界值(中位数)
阅读提示:Materials and Methods部分:Databases and Preprocessing, Identification of Differentially Expressed Necroptosis-Related Genes, Development and Evaluation of the Necroptosis-Related Prognostic Index
免疫组化实验
样本量(5对KIRC及癌旁组织),抗体信息(PLK1: WL04381, TERT: WL02685, KLF9: bs-3644R),IHC试剂盒(KIT-9730),染色评分标准,放大倍数(x100, x400)
阅读提示:Materials and Methods部分:Immunohistochemical Staining
生存分析
分组依据(NRPI中位数),生存分析统计方法(Kaplan-Meier),ROC曲线时间点(1年、2年、3年),单变量和多变量Cox回归的协变量
阅读提示:Results部分:Construction and Validation of NRPI 和 Figure 3、4