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研究背景
緊抓熱點，是成就高分文章的必要條件。當(dāng)前最熱的莫過于銅死亡了，銅是人體必須的微量元素，參與多種生物過程。但銅的濃度超過一定的值時，就使機(jī)體細(xì)胞致死，導(dǎo)致銅死亡。研究表明與銅死亡相關(guān)的基因有10個，其中Ferredoxin 1（FDX1）是重要的正向調(diào)控因子（1）。
銅的水平與肝硬化、急性肝炎（2）肝癌相關(guān)，血清銅或許可作為肝癌檢測的標(biāo)志物（3）。在肝細(xì)胞癌（HCC）患者中，銅的濃度過高會導(dǎo)致腫瘤產(chǎn)生、化療耐藥和不良的預(yù)后反應(yīng)。以上研究都表明銅可能與肝臟惡行腫瘤的發(fā)生相關(guān)，為肝臟腫瘤的療法提供新的視角。
下面小編與大家分享一篇具體探究銅死亡在肝癌中的應(yīng)用，文章首先探究銅死亡相關(guān)基因FDX1在肝細(xì)胞癌患者中以及不同疾病進(jìn)展周期中的表達(dá)情況，其次利用銅死亡相關(guān)風(fēng)險評分（CRRS）將肝細(xì)胞癌患者進(jìn)行分組，從而探究不同分組在突變、臨床特征和腫瘤治療中的表現(xiàn)。文章7.11日發(fā)表于frontiers in immunology雜志（IF：8.786）。
研究結(jié)果
1、Ferredoxin 1（FDX1）在肝細(xì)胞癌（HCC）患者表達(dá)情況分析
FDX1在銅死亡中具有關(guān)鍵調(diào)控作用，敲除此基因會引起抗銅誘導(dǎo)細(xì)胞死亡（4）。為了探究銅死亡在HCC患者中的狀態(tài)，文章分析了FDX1的表達(dá)情況。與正常組織相比，HCC患者FDX1的表達(dá)顯著下調(diào)。并隨著疾病的進(jìn)展，F(xiàn)DX1表達(dá)量顯著下降。scRNA測序結(jié)果顯示，HCC患者中所有的腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞都可以檢測到FDX1，主要檢測到的細(xì)胞類型為肝祖細(xì)胞（hepatic progenitor cells）和惡性細(xì)胞（malignant cells）。文章還將HCC患者分為FDX1高表達(dá)組和低表達(dá)組，高表達(dá)組患者預(yù)后效果顯著好于低表達(dá)組。
2、CRRS評分系統(tǒng)的構(gòu)建和驗證
FDX1編碼的還原酶使Cu2+轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的Cu1+，并調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)脂?；龠M(jìn)脂?；淞蝓０稴-乙酰轉(zhuǎn)移酶（DLAT）的寡聚形成，并隨后誘導(dǎo)蛋白質(zhì)毒性應(yīng)激，這使FDX1在銅死亡中起到關(guān)鍵性作用，因此假設(shè)FDX1相關(guān)特征可能有助于評估這種銅誘導(dǎo)的肝癌細(xì)胞死亡的發(fā)生。
首先進(jìn)行相關(guān)性分析，從3個數(shù)據(jù)集中挑選出36個FDX1相關(guān)基因。對篩選出的基因進(jìn)行KEGG和GO分析，發(fā)現(xiàn)36個基因均富集在TCA循環(huán)相關(guān)的分子功能和生物過程中，并與碳代謝、丙酮酸代謝等相關(guān)。對FDX1及其相關(guān)基因建立LASSO回歸模型，得到4個關(guān)鍵基因，分別為catalase (CAT), solute carrier family 27A (SLC27A), enoyl-CoA hydratase and 3-hydroxyacyl CoA dehydrogenase (EHHADH), 和 aldehyde dehydrogenase 5 family member A1 (ALDH5A1)。進(jìn)一步對產(chǎn)生的4個關(guān)鍵基因進(jìn)行多變量Cox分析，每個樣本的分?jǐn)?shù)是通過乘以每個關(guān)鍵基因的基因表達(dá)值和其對應(yīng)系數(shù)，score=- 0.13681 * CAT - 0.07452 * EHHADH - 0.09026 * ALDH5A1 - 0.12120 * SLC27A5。為了便于在不同隊列之間進(jìn)行比較，使用先前研究中報告的公式計算CRR，CRRS = (score-Min)/absolute(Max)（5）。
使用CRRS評分系統(tǒng)對患者的生存時間進(jìn)行預(yù)測，大約47.3%的肝癌患者被分為銅死亡相關(guān)風(fēng)險評分高（High-CRRS）組，與銅死亡風(fēng)險評分低（Low-CRRS）組的其余患者相比，這些患者的生存時間明顯縮短，并且在不同數(shù)據(jù)集中的結(jié)果是一致的。
3、CRSS與臨床特征
在HCC患者的臨床特征方面，不同風(fēng)險組在年齡、性別、纖維化/肝硬化方面均沒有顯著性差異。但在甲胎蛋白（AFP）、TNM分期等臨床癥狀上，High-CRRS的患者明顯表現(xiàn)更差，這也說明了High-CRRS的患者在整體的臨床表現(xiàn)和預(yù)后相對于Low-CRRS的患者會更差，為臨床治療提供了非常好的思路。
表1 銅死亡相關(guān)風(fēng)險評分（CRRS）與肝細(xì)胞癌（HCC）的臨床病理特征
驗證CRRS是否可以作為OS的獨立預(yù)后預(yù)測因子。首先將臨床病理特征和CRR輸入單變量Cox回歸分析，結(jié)果顯示在GSE14520（[Hazard ratio (HR) = 2.479, 95% CI = 1.469–4.19, p < 0.001）和TCGA(HR = 2.147, 95% CI = 1.099–4.19, p = 0.0253)數(shù)據(jù)集中CRRS均與OS顯著相關(guān)。多變量Cox回歸分析結(jié)果中，矯正其他因素后CRRS仍然可以作為獨立預(yù)后因子 (p < 0.001 and p = 0.008）。
4、CRRS與代謝特征
GSEA富集結(jié)果顯示，Low-CRRS組的富集在代謝相關(guān)途徑，如脂肪酸代謝、丙酮酸代謝和檸檬酸循環(huán)（TCA循環(huán)）。低氧誘導(dǎo)因子-1（HIF-1）通過氧化或糖酵解進(jìn)行葡萄糖的消耗，持續(xù)增加HIF-1a將增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞中的有氧糖酵解，研究發(fā)現(xiàn)High-CRRS組的患者HIF1A也升高。
5、CRRS與免疫特征
TME由多種非腫瘤細(xì)胞組成，包括免疫細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞，如內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞，影響著癌癥的生長和侵襲。結(jié)果顯示在High-CRRS組和Low-CRRS組之間，基質(zhì)評分方面沒有差異 (p = 0.93）。但在免疫評分方面，High-CRRS組的免疫評分顯著高于Low-CRRS組，表明在High-CRRS組中免疫細(xì)胞浸潤更高。High-CRRS組HCC患者在一些抗腫瘤免疫浸潤，如共激活分子、B細(xì)胞、檢查點抑制和T細(xì)胞顯示出明顯更高的富集度。
在利用CIBERSORT算法進(jìn)一步評估TCGA-LIHC數(shù)據(jù)集中免疫細(xì)胞的浸潤水平時發(fā)現(xiàn)，兩組患者的大多數(shù)抗腫瘤免疫細(xì)胞浸潤無差異。High-CRRS組患者的M0巨噬細(xì)胞（p<0.0001）、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（p<0.001）和濾泡輔助性T細(xì)胞（p<0.0001）比例較高。此外，在銅死亡風(fēng)險評分低（Low-CRRS）組的肝細(xì)胞癌（HCC）患者中觀察到較高水平的M2巨噬細(xì)胞（p<0.01）、M1巨噬細(xì)胞（p<0.0001）、靜息肥大細(xì)胞（p<0.0001）和單核細(xì)胞（p<0.001）
6、CRRS與腫瘤治療的效果
CRRS評分系統(tǒng)對于用藥方面的指導(dǎo)文章也進(jìn)行了探索。索拉菲尼是肝細(xì)胞癌患者的一線治療用藥，對藥物療效較好的患者CRRS評分較高，并且抗銅死亡相關(guān)的基因如FDX1、LIAS和PDHB在反應(yīng)者中顯著低表達(dá)。經(jīng)導(dǎo)管動脈化療栓塞（TACE）是BCLC A或B的肝細(xì)胞癌患者常用的治療的手段，針對TACE治療，治療效果不好的患者CRRS評分高，并且銅死亡誘導(dǎo)關(guān)鍵基因FDX1在對治療有反應(yīng)的患者中顯著高表達(dá)。
免疫治療是目前腫瘤治療中非常重要的方面，本文也對免疫檢查點的表達(dá)進(jìn)行了分析?；贑RRS分組標(biāo)準(zhǔn)，PDL1的表達(dá)在不同分組中沒有差異。PD1、TIGIT、LAG-3、TIM-3、CTLA4在High-CRRS組中顯著高表達(dá)，提示這類患者使用免疫檢查點抑制劑效果會更好。
總結(jié)
該研究結(jié)合單細(xì)胞分析了銅死亡基因FDX1在肝細(xì)胞癌中的表達(dá)情況，并構(gòu)建了FDX1相關(guān)的預(yù)后風(fēng)險評分系統(tǒng)CRRS，總結(jié)了其與臨床特征及預(yù)后的關(guān)系，在肝細(xì)胞癌的化療和免疫治療方面有著重要的指導(dǎo)意義，也對CRRS評分系統(tǒng)的應(yīng)用性進(jìn)行了驗證。如果擔(dān)心普通的銅死亡預(yù)后分析思路撞車，那么另辟蹊徑自己設(shè)計個性化的思路已然成為趨勢，只要有理有據(jù)何愁過不去審稿人那關(guān)。
銅死亡個性化生信分析思路
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參考文獻(xiàn)：
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