焦亡相关基因CASP1、NLRP3、AIM2和NLRP1与肺腺癌的相关性分析

Correlation Analysis of Pyroptosis-Related Genes CASP1, NLRP3, AIM2, and NLRP1 With Lung Adenocarcinoma.

作者信息Lingling Zhu, Yongqian Zhang, Xiaojing Chen, Yuehang Li, Haiqiao Pan, Yuan Wang, Ning Chen, Yajing Wu, Yishuai Li, Min Zhao
PMID40026444
发布时间2025-02-22
DOI10.1155/ijog/8282590

实验完整度

包含生物信息学数据库分析(差异表达、富集、PPI)和临床样本免疫组化验证,但缺乏功能实验或动物模型,机制验证不足。

主要模型

肺腺癌患者组织样本(石蜡包埋) 癌旁组织样本

重点核对

肺腺癌组织与癌旁组织样本量(各10例) 免疫组化抗体稀释比例(CASP1 1:300、NLRP3 1:100、AIM2 1:200、NLRP1 1:300) DAB显色试剂盒底物配比(1mL缓冲液对50μL浓缩DAB溶液) 免疫组化评分标准(染色深度与阳性细胞百分比)

摘要

目的:本研究旨在探讨焦亡相关基因在肺腺癌发生发展、免疫浸润及临床特征中的作用。方法:利用在线数据库(包括MSigDB、Gene和GeneCards)检索焦亡相关基因。利用UALCAN数据库探讨肺腺癌中焦亡相关基因的表达模式。利用Metascape数据库对肺腺癌中焦亡相关基因进行功能富集分析。利用STRING数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用网络,并使用Cytoscape可视化结果。利用其cytoHubba插件中的MCC算法筛选出前五个核心基因。利用TIMER 2.0、TCGA和Kaplan-Meier plotter数据库探讨肺腺癌核心基因与免疫细胞浸润、诊断和预后的相关性。利用Cox回归分析构建列线图以预测肺腺癌患者的生存,并验证其临床价值。收集石蜡包埋的肺腺癌组织样本,进行免疫组织化学检测,以验证核心基因在肺腺癌及癌旁组织中的表达。结果:共鉴定出202个与焦亡相关的基因,其中67个在肺腺癌中上调,60个下调。筛选出与肺腺癌焦亡相关的前五个核心基因,即CASP1(caspase-1)、PYCARD(含PYD和CARD结构域的蛋白)、NLRP3(NOD样受体蛋白3)、AIM2(黑色素瘤缺失因子2)和NLRP1(NOD样受体蛋白1)。免疫细胞浸润相关性分析显示,CASP1、NLRP3和AIM2表明焦亡参与肿瘤微环境中免疫细胞的浸润,NLRP1表现出较高的诊断效能,而PYCARD的诊断效能较差。CASP1、NLRP3和NLRP1的高表达与较好的预后相关(p < 0.05),而AIM2的高表达与较差的预后相关(p < 0.05)。然而,PYCARD与预后无显著相关性(p > 0.05)。免疫组化结果显示,CASP1、NLRP3、AIM2和NLRP1在肺腺癌中的阳性率分别为20%、15%、70%和10%,而在癌旁组织中阳性率分别为60%、60%、20%和70%,表明AIM2在肺腺癌中高表达,CASP1、NLRP3和NLRP1低表达。结论:CASP1、NLRP3、AIM2和NLRP1是肺腺癌中的核心焦亡基因,与免疫细胞浸润、诊断和预后密切相关。这些基因可能有助于肺腺癌患者的临床诊断和治疗。

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
焦亡相关基因在肺腺癌发生发展、免疫浸润及临床特征中的作用。
核心机制
文中未明确说明
主要证据
通过生物信息学分析(UALCAN、Metascape、STRING、TIMER、Kaplan-Meier plotter等)发现CASP1、NLRP3、AIM2、NLRP1与肺腺癌免疫浸润、诊断及预后相关,并通过免疫组化验证其在肺腺癌中的差异表达。
研究意义
这些基因可能作为肺腺癌诊断和预后的生物标志物,并为临床诊断和治疗提供新思路。

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

筛选焦亡相关基因

获取与焦亡相关的基因列表。

利用MSigDB、Gene、GeneCards数据库检索焦亡相关基因,并取并集。

2

分析焦亡相关基因表达模式

鉴定肺腺癌中差异表达的焦亡相关基因。

将202个焦亡相关基因导入UALCAN数据库,分析在肺腺癌与正常组织中的表达差异。

3

功能富集分析

探索焦亡相关DEGs参与的生物学通路。

将上调和下调的DEGs导入Metascape数据库进行GO和KEGG富集分析。

4

构建PPI网络并筛选核心基因

识别与焦亡相关的最核心基因。

将DEGs导入STRING数据库构建PPI网络,用Cytoscape可视化,并使用cytoHubba的MCC算法筛选前五个核心基因。

5

验证核心基因表达

验证核心基因在肺腺癌中的差异表达。

从GEO数据库GSE32863数据集提取核心基因表达数据,并通过jvenn工具可视化。

6

关联分析:免疫浸润、诊断、预后

分析核心基因与免疫细胞浸润、诊断价值及预后的关系。

利用TIMER数据库分析免疫浸润相关性;利用TCGA数据绘制ROC曲线评估诊断效能;利用Kaplan-Meier plotter进行生存分析。

7

构建预后列线图

建立预测肺腺癌患者生存的量化模型。

利用Cox回归分析,结合核心基因表达、TNM分期和病理分期构建列线图,并绘制校准曲线验证。

8

评估风险模型与免疫细胞浸润的关系

探讨列线图模型与肿瘤免疫浸润的关联。

利用ssGSEA算法和Spearman相关分析计算TCGA肺腺癌样本免疫浸润数据与风险评分的相关性。

9

免疫组化验证核心基因表达

验证核心基因在肺腺癌组织中的蛋白表达。

对10例肺腺癌和10例癌旁组织石蜡标本进行免疫组化染色,检测CASP1、NLRP3、AIM2、NLRP1的表达。

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
CASP1抗体Proteintech22915-1-AP
NLRP3抗体ABWAYS TECHNOLOGY WCY5651
AIM2抗体Biossbs-5986R
NLRP1抗体Proteintech12256-1-AP
通用SP试剂盒Beijing Zhongshan Jinqiao Biotechnology Co. Ltd.SP-9000
EDTA抗原修复液Beijing Zhongshan Jinqiao Biotechnology Co. Ltd.ZLI-9067
DAB显色试剂盒Beijing Zhongshan Jinqiao Biotechnology Co. Ltd.ZLI-9018
磷酸盐缓冲液BiosharpBL601A

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
免疫组化
样本来源:石蜡包埋的肺腺癌组织和癌旁组织;样本量:各10例;抗体稀释比例:CASP1 1:300、NLRP3 1:100、AIM2 1:200、NLRP1 1:300;DAB底物配比:1mL缓冲液对50μL浓缩DAB溶液;评分标准:染色深度评分(0-3分)与阳性细胞百分比评分(0-4分),总分≤1为阴性、2-3为弱阳性、4-6为阳性、>6为强阳性。
阅读提示:请参见2.9小节(免疫组化方法及结果判定)
生物信息学分析
STRING数据库参数:required score highest confidence (0.900), FDR stringency medium (5%);TIMER参数:lung cancer;Kaplan-Meier参数:auto select best cutoff, OS, only JetSet best probe set, histology: adenocarcinoma
阅读提示:请参见2.3、2.5小节
统计方法
免疫组化数据使用χ2检验,若期望频数小于5则使用Fisher精确检验;显著性阈值p<0.05
阅读提示:请参见2.10小节