ITH对前列腺腺癌患者的影响及正相关基因MYLK2应用于PRAD治疗的可行性分析

背景：前列腺腺癌（PRAD）是一种极为普遍的泌尿系统恶性肿瘤，是全球男性第二大常见癌症。目前，前列腺治疗的免疫治疗研究进展与其他肿瘤相比缓慢，这主要被认为是由前列腺癌作为冷肿瘤的免疫应答率低所致。近期研究表明，瘤内异质性（ITH）是PRAD免疫治疗的重要障碍。因此，我们着手研究基于ITH水平判断患者疾病和了解临床治疗的可行性。方法：从癌症基因组图谱（TCGA）数据库获取PRAD样本的临床信息和转录组表达矩阵。使用DEPTH算法评估PRAD样本的ITH评分。根据生存曲线差异计算RiskScore的最佳截断值，并根据最佳截断值将PRAD患者分为高ITH组和低ITH组。通过差异表达基因分析（DEGs）筛选表达差异的基因，并基于这些基因以及ITH评分鉴定出103个正相关的差异表达基因。我们进行多变量Cox回归以筛选预后相关基因，构建ITH相关预后特征。对这103个正相关差异表达基因进行GO和KEGG通路富集分析，并通过TIMER、CIBERSORT、CIBERSORT-ABS、QUANTISEQ、MCPCOUNTER、XCELL和EPIC算法评估患者中肿瘤浸润免疫细胞的比例和类型。此外，我们计算了免疫治疗的相关性，预测了可能用于治疗的各种药物，并通过训练集TCGA-PRAD与验证集PRAD-FR队列评估了多种机器学习算法下生存模型的预测能力。基于上调差异基因和ITH评分相关性排名，结合基因的预后表现，我们选择MYLK2作为ITH的精英基因，并通过PCR和WB验证，以及对si-MYLK2 PRAD进行CCK8、划痕实验和transwell实验进行细胞实验验证。最后，我们基于SYNPO2L、MYLK2、CKM和MYL3的表达水平构建了Cox回归模型和随机森林生存模型。结果：我们发现降低ITH评分可获得更好的生存结果。我们通过计算DEGs与ITH评分之间的相关系数（cor>0.3）鉴定了20个高度相关的差异表达基因，并结合Cox回归筛选出p值小于0.05的四个基因（SYNPO2L、MYLK2、CKM和MYL3）。基于SYNPO2L、MYLK2、CKM和MYL3的差异表达分组的生存分析表明存在显著的生存差异。生物功能通路富集分析结果表明PRAD-ITH基因集在Mucsle Contraction通路中显著表达。ITH-H和ITH-L之间在免疫景观宏观差异和对免疫治疗的反应性差异。CMap数据结果表明NU.1025是最可能治疗PRAD的药物。我们基于ITH评分构建的机器学习模型结果表明随机生存森林（RSF）模型在训练集和验证集中均表现良好，并有可能用作临床预测模型。体外实验验证MYLK2在PRAD的增殖和迁移中发挥重要作用。我们的结果表明，基于关键ITH基因的治疗策略的实施可能为PRAD患者带来新的希望。