基于单细胞及普通转录组数据构建结直肠癌患者新型糖酵解相关预后风险模型

摘要

目的 探究糖酵解基因对结直肠癌（CRC）患者的预后价值并构建新型糖酵解相关预后风险模型。方法 从肿瘤基因组图谱数据库（TCGA）和基因表达综合数据库（GEO）收集CRC患者的单细胞、普通转录组数据；通过ssGSEA方法计算各样本糖酵解评分；利用Kaplan-Meier方法绘制CRC患者糖酵解评分总生存率生存曲线；基于单细胞转录组数据，在糖酵解评分最高细胞类型中定义糖酵解相关亚群；通过基因富集、代谢活性分析和单因素Cox回归鉴定新定义亚群的生物学功能及对患者预后影响；基于影响预后最显著亚群的特征基因，构建并验证预后风险模型；采用基因集富集分析（GSEA）探讨高低风险组患者间生物学功能差异；使用R软件包评估高低风险组间免疫微环境和药物敏感性差异；借助Enrichr数据库预测预后风险基因的靶向药物。结果 糖酵解评分在肿瘤组织中显著升高，且高糖酵解评分与CRC患者的不良预后相关。CRC组织中，糖酵解评分最高的细胞类型为上皮细胞，我们在这些细胞中定义了8个糖酵解相关的细胞亚群。这些亚群中，P4HA1⁺上皮细胞亚群与患者不良预后密切相关。基于该亚群特征基因，成功构建并验证了糖酵解相关预后风险模型。GSEA显示高低风险组之间存在显著生物学差异。免疫微环境分析表明，高风险组患者巨噬细胞和肿瘤相关成纤维细胞浸润较高，且伴有明显的免疫排斥和抑制；低风险组患者的B细胞和T细胞浸润较高。药物敏感性分析显示，高风险组患者对阿博利布等药物敏感，低风险组对顺铂等药物敏感。药物预测结果还表明，丙戊酸可能是预后风险基因的潜在靶向药物。结论 CRC中高糖酵解状态影响患者预后。我们构建的新型糖酵解相关预后风险模型，在辅助CRC的诊疗方面具有潜在价值。

关键词

结直肠癌(CRC) / 糖酵解 / 单细胞分析 / 预后风险模型