铁死亡相关LncRNA特征的鉴定与验证作为结肠癌的新型预后模型

Identification and Validation of Ferroptosis-Related LncRNA Signatures as a Novel Prognostic Model for Colon Cancer.

作者信息Zhiwei Wu, Zhixing Lu, Liang Li, Min Ma, Fei Long, Runliu Wu, Lihua Huang, Jing Chou, Kaiyan Yang, Yi Zhang, Xiaorong Li, Gui Hu, Yi Zhang, Changwei Lin
PMID35154072
发布时间2022-01-26
DOI10.3389/fimmu.2021.783362

实验完整度

研究包含生物信息学分析和体外功能验证,但缺乏体内动物实验,机制验证不深入。

主要模型

结肠腺癌(COAD)患者样本(TCGA队列) 人结肠癌细胞系HCT116、SW480、HT29、SW620 人正常结肠黏膜上皮细胞FHC 10对结肠癌组织及癌旁组织样本

重点核对

TCGA-COAD队列包含437个样本(39正常,398肿瘤) 细胞处理使用10 μM erastin处理24小时 敲低AP003555.1和AC005841.1后检测ROS、MDA、Fe2+水平 使用shRNA进行稳定敲低,转染效率经qRT-PCR验证

摘要

背景 铁死亡是一种新定义的程序性细胞死亡形式,在许多癌症中发挥重要作用。然而,参与结肠癌调控的铁死亡相关lncRNA(FRLs)尚未被全面了解。本研究旨在鉴定结肠癌中具有预后价值的FRL特征,并探讨其潜在的分子功能。 方法 从癌症基因组图谱(TCGA)数据库获取RNA-seq数据及相关临床信息,并从FerrDb网站提取铁死亡相关基因列表。使用R软件中的'limma'包进行差异表达FRLs分析。通过共表达分析和单变量Cox分析,我们鉴定了具有预后价值的FRLs。使用带最小绝对收缩和选择算子(LASSO)算法的Cox回归分析,我们构建了基于4个FRLs的预后模型。我们使用Kaplan-Meier(K-M)生存曲线分析和受试者工作特征(ROC)曲线分析评估了该模型的预后能力。此外,还探讨了该特征与免疫景观、体细胞突变和药物敏感性之间的关系。最后,进行了体外实验以验证AP003555.1和AC000584.1的功能。 结果 构建了一个4-FRL特征。根据该特征计算的风险评分将患者分为两个风险组。基于特征的風險評分在结肠癌患者中的生存预测能力优于传统临床病理特征。此外,我们观察到两组之间的免疫细胞(如CD4+和CD8+ T细胞以及巨噬细胞)存在显著差异。此外,高风险组对某些化疗药物(如顺铂、多西他赛、博来霉素或阿昔替尼)表现出较低的IC50值。最后,体外实验表明,敲低AP003555.1和AC000584.1后铁死亡过程被抑制。 结论 所提出的4-FRL特征是预测结肠癌患者临床结果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
本研究旨在鉴定结肠癌中与铁死亡相关的预后lncRNA特征,并探索其潜在分子功能。
核心机制
AP003555.1和AC005841.1通过抑制铁死亡(减少ROS、MDA和Fe2+积累)促进结肠癌细胞增殖。
主要证据
体外实验显示,敲低AP003555.1和AC005841.1后,在erastin诱导下ROS、MDA和Fe2+水平显著增加,细胞增殖受抑。
研究意义
构建的4-FRL特征是预测结肠癌患者预后和治疗反应的潜在生物标志物,可能为临床化疗和免疫治疗提供参考。

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

数据挖掘与差异表达分析

识别结肠癌中与铁死亡相关的差异表达lncRNA。

从TCGA获取437个COAD样本的RNA-seq数据,从FerrDb获取176个FRGs,通过Spearman相关分析鉴定FRLs,并使用limma包进行差异表达分析。

2

预后模型构建

构建基于FRLs的预后风险模型。

对差异表达的FRLs进行单变量Cox分析筛选预后相关lncRNA,使用LASSO-Cox回归构建4-FRL预后模型,并根据风险评分中位数将患者分为高低风险组。

3

模型验证与功能分析

评估预后模型的预测能力,并探索其生物学功能。

通过K-M生存曲线、ROC曲线验证模型;使用GSEA、GO和KEGG富集分析探索高低风险组间的通路差异;评估免疫细胞浸润和药物敏感性。

4

体外功能验证

验证AP003555.1和AC005841.1在结肠癌细胞铁死亡中的作用。

在HCT116和SW480细胞中敲低AP003555.1和AC005841.1,用CCK-8检测增殖,用DCFH-DA检测ROS,用试剂盒检测MDA和Fe2+水平。

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
F-12培养基Gibco BRL--
McCoy's 5A培养基Gibco BRL--
Leibovitz's L-15培养基Gibco BRL--
胎牛血清Gibco BRL--
总RNA提取试剂Yeasen10606ES60
cDNA合成试剂盒Yeasen11139ES10
SYBR Green预混液Yeasen11201ES03
CCK-8试剂盒Yeasen40203ES60
2',7'-二氯荧光素二乙酸酯Sigma-Aldrich--
MDA比色法试剂盒ElabscienceE-BC-K028-M
FerroOrange探针DojindoF374
罗氏LightCycler 480Roche--

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
细胞培养
细胞系来源(ATCC)、培养基类型、血清浓度、培养条件(37°C, 5% CO2)
阅读提示:Materials and Methods - Tissue Sample Collection and Colon Cancer Cell Line Culture
药物处理
erastin浓度10 µM,处理时间24小时
阅读提示:Materials and Methods - Cell Counting Kit-8 (CCK-8) Assay
基因敲低
shRNA序列(未提供)、转染试剂(未明确)、验证方法(qRT-PCR)
阅读提示:Results - AP003555.1 and AC005841.1 Regulated Erastin-Induced Ferroptosis, Materials and Methods - RNA Extraction and qRT-PCR
qRT-PCR
引物序列(见补充表1)、内参基因GAPDH、计算方法2^-ΔΔCt
阅读提示:Materials and Methods - RNA Extraction and Quantitative Real-Time Polymerase Chain Reaction (qRT–PCR), Supplementary Table 1
生化检测
ROS检测使用DCFH-DA(5 μM, 30分钟)、MDA和Fe2+检测试剂盒、erastin浓度10 µM
阅读提示:Materials and Methods - Reactive Oxygen Species (ROS) Detection, Determination of Malondialdehyde (MDA) and Fe2+ Levels