基于新型铁死亡相关基因签名的人乳头瘤病毒阴性头颈部鳞状细胞癌预后模型:开发、验证及其与免疫微环境关系的阐明

A prognostic model for human papillomavirus-negative head and neck squamous cell carcinoma based on a novel ferroptosis-related gene signature: Development, validation and elucidation of its relationship with the immune microenvironment.

作者信息Jiao Li, Nurhayu Ab Rahman, Suharni Mohamad, Guang Yang
PMID41473698
发布时间2025-12-08
DOI10.3892/ol.2025.15425

实验完整度

包含TCGA数据挖掘、细胞培养(RT-qPCR、western blot、透射电镜)及临床样本免疫组化等多层级验证,并进行了功能验证(敲低/过表达)。

主要模型

CAL27(HPV阴性)细胞系 UPCI-SCC-090(HPV阳性)细胞系 TCGA-HNSCC队列(HPV阴性亚组) 179例HNSCC患者石蜡样本

重点核对

HPV阴性样本与HPV阳性样本的FRGs差异表达分析基于TCGA-HNSCC数据(415例HPV阴性 vs 72例HPV阳性) TRIB3在HPV阴性(CAL27)和HPV阳性(UPCI-SCC-090)细胞系中的表达验证(RT-qPCR、Western blot) TRIB3敲低实验:CAL27细胞转染siRNA,浓度为20 pmol/µl,转染后48小时检测Fe2+、GSH、MDA、ROS TRIB3过表达实验:UPCI-SCC-090细胞转染质粒,浓度为1 µg/µl,转染后48小时检测Fe2+、GSH、MDA、ROS IHC使用179例患者石蜡样本,TRIB3抗体稀释比1:300

摘要

头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)可分为人乳头瘤病毒(HPV)阳性或阴性。本研究基于癌症基因组图谱在线数据库的数据,探讨了铁死亡相关基因(FRGs)在HPV阴性HNSCC中的潜在预后价值及其对肿瘤免疫微环境的影响,并与HPV阳性HNSCC进行比较。通过细胞培养和组织学分析验证了生物信息学分析结果。通过评估HPV阴性HNSCC中预后价值与FRGs表达之间的相关性,开发了预后模型。这是基于癌症基因组图谱中HPV阴性和阳性患者亚组之间的差异分析。通过CIBERSORT R脚本确定了所鉴定的关键FRGs与HPV阴性亚组中免疫细胞浸润的关系。通过逆转录-定量聚合酶链反应、蛋白质印迹和免疫组织化学验证了TRIB3在HPV阴性和阳性HNSCC细胞中的表达。通过透射电子显微镜和细胞内Fe2+、活性氧(ROS)、谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)评估,验证了TRIB3在HPV阳性和阴性细胞中介导铁死亡的作用。结果证实,HPV阴性患者的预后模型具有良好的性能。HPV阴性样本中TRIB3的表达高于HPV阳性样本。此外,细胞转染后,TRIB3敲低增加了HPV阴性细胞中细胞内Fe2+、MDA和ROS水平,降低了GSH水平,并减少或消除了线粒体嵴。相反,TRIB3过表达降低了HPV阳性细胞中细胞内Fe2+、MDA和ROS,同时增加了GSH。总之,构建的模型可能指示HPV阴性HNSCC患者的预后。此外,TRIB3通过参与铁死亡,可能作为HPV阳性和HPV阴性HNSCC的潜在治疗靶点。因此,本研究为进一步研究靶向TRIB3的治疗潜力提供了起点。

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
探究HPV阴性HNSCC中铁死亡相关基因的预后价值及其对免疫微环境的影响,并验证关键基因TRIB3在铁死亡中的作用。
核心机制
TRIB3通过抑制铁死亡(敲低促进铁死亡,过表达抑制铁死亡)在HPV阴性和阳性HNSCC中发挥不同作用,其表达差异可能与HPV状态相关。
主要证据
TCGA数据构建的10-FRG预后模型在HPV阴性HNSCC中表现良好;TRIB3敲低增加CAL27细胞中Fe2+、MDA、ROS,降低GSH,减少线粒体嵴;过表达在UPCI-SCC-090细胞中产生相反效应。
研究意义
TRIB3可能作为HPV阳性和阴性HNSCC的潜在治疗靶点,为改善HPV阴性HNSCC患者的临床结局提供方向。

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

数据获取与差异表达分析

识别HPV阴性与阳性HNSCC之间差异表达的FRGs

从TCGA数据库获取487例HNSCC样本(415例HPV阴性,72例HPV阳性),利用R软件limma包分析FRGs表达差异。

2

预后相关FRGs筛选与模型构建

基于预后相关的FRGs构建HPV阴性HNSCC的预后模型

对25个预后相关FRGs进行LASSO Cox回归分析,筛选出10个基因,构建FRGscore模型,并利用训练、测试和组合队列进行验证。

3

免疫微环境分析

评估不同风险组的免疫细胞浸润差异及与FRGs的相关性

使用CIBERSORT R脚本计算免疫细胞比例,比较高低风险组间免疫细胞组成,并进行相关性分析。

4

TRIB3表达验证

验证TRIB3在HPV阴性和阳性HNSCC中的表达差异

通过RT-qPCR、Western blot和免疫组化检测TRIB3在细胞系和患者样本中的表达。

5

TRIB3功能验证

验证TRIB3对HNSCC细胞铁死亡的影响

在CAL27细胞中敲低TRIB3,在UPCI-SCC-090细胞中过表达TRIB3,检测铁死亡相关指标(Fe2+、GSH、MDA、ROS)及线粒体形态。

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
DMEM培养基Procell Life Science & Technology Co. Ltd.--
DMEM/F-12培养基Zhejiang Meisen Cell Technology Co., Ltd.--
胎牛血清Procell Life Science & Technology Co. Ltd.--
总RNA提取试剂盒Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.R1200
逆转录试剂盒Shanghai Yeasen Biotechnology Co., Ltd.11141ES60
Hieff® qPCR SYBR Green预混液Shanghai Yeasen Biotechnology Co., Ltd.11201ES08
实时荧光定量PCR仪Suzhou Molarray Co., Ltd.--
6孔板Sangon Biotech Co., Ltd.F603201-9001
Lipofectamine™ 3000转染试剂Thermo Fisher Scientific, Inc.L3000008
RIPA裂解液Beyotime BiotechnologyP0013B
蛋白酶/磷酸酶抑制剂混合物Beyotime BiotechnologyP1045
BCA蛋白定量试剂盒Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.PC0020
PVDF膜MilliporeSigmaIPVH00010
GAPDH抗体Proteintech Group Inc.10494-1-AP
TRIB3抗体Affinity Biosciences, Ltd.DF7844
ACSL1抗体GeneTex, Inc.GTX112430
HRP标记的山羊抗兔IgG抗体BIOSSbs-0295G-HRP
全自动化学发光图像分析系统Tanon Science & Technology Co., Ltd.--
ECL底物Beyotime BiotechnologyP0018S-2
ROS荧光检测试剂盒Wuhan Elabscience Biotechnology Co., Ltd.E-BC-K138-F
倒置荧光显微镜Sunny Optical Technology (Group) Co., Ltd.--
细胞亚铁比色检测试剂Wuhan Elabscience Biotechnology Co., Ltd.E-BC-K881-M
酶标仪BioTek; Agilent Technologies, Inc.--
还原型谷胱甘肽比色检测试剂盒Wuhan Elabscience Biotechnology Co., Ltd.E-BC-K030-M
丙二醛比色检测试剂盒Wuhan Elabscience Biotechnology Co., Ltd.E-BC-K028-M
碘化丙啶Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.--
流式细胞仪Cytek Biosciences, Inc.--
SPI-Pon 812包埋试剂盒SPI Supplies; Structure Probe, Inc.02663-AB
透射电子显微镜Hitachi, Ltd.--
牛血清白蛋白Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.C0221
TRIB3抗体BIOSSbs-7538R
p16抗体HUABIOHA721415
山羊抗兔IgG/生物素二抗Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.SHB134

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
TCGA数据获取
TCGA-HNSCC数据集包含487例样本,其中HPV阴性415例,HPV阳性72例
阅读提示:Materials and methods, Data sources
FRG差异表达分析
使用limma包比较HPV阴性vs HPV阳性表达差异,筛选标准未明示
阅读提示:Materials and methods, Identification of FRGs
预后模型构建
LASSO回归使用10-fold交叉验证,多变量Cox回归确定10个基因,风险评分公式已给出
阅读提示:Materials and methods, Identification and validation of prognostic signatures
细胞培养
CAL27细胞用高糖DMEM+10%FBS,UPCI-SCC-090用DMEM/F-12+10%FBS,37℃、5%CO2
阅读提示:Materials and methods, Cell culture
TRIB3敲低实验
siRNA浓度为20 pmol/µl,转染量5 µl,转染后48小时检测
阅读提示:Materials and methods, Cell transfection of TRIB3 siRNA
TRIB3过表达实验
质粒浓度为1 µg/µl,转染量2 µl,转染后48小时检测
阅读提示:Materials and methods, Cell transfection for TRIB3 overexpression
免疫组化
179例患者样本,TRIB3抗体稀释比1:300,p16抗体1:200
阅读提示:Materials and methods, Immunohistochemistry