损伤相关分子模式评分系统在肝细胞癌预后和免疫治疗预测中的作用（英文）

摘要

目的：肝细胞癌（hepatocellular carcinoma,HCC）的免疫治疗效果存在显著的个体差异，缺乏可靠的生物标志物用于疗效预测。免疫原性细胞死亡（immunogenic cell death,ICD）通过激活损伤相关分子模式（damageassociated molecular pattern, DAMP）参与调控肿瘤免疫微环境，其具有改变免疫抑制性肿瘤微环境（tumor microenvironment,TME）的潜力。DAMP对ICD的发生至关重要。本研究旨在针对HCC中ICD相关的分子分型缺乏系统评估的问题，构建基于DAMP相关基因的分型系统及风险评分模型，并识别在HCC中调控ICD的枢纽基因，以用于预后评估及免疫治疗反应预测。方法：整合癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas,TCGA）-LIHC数据集、基因表达综合数据库（Gene Expression Omnibus,GEO）的GSE14520数据集及国际癌症基因组联盟（International Cancer Genome Consortium,ICGC）-LIRI数据集等多队列的转录组数据及临床信息，对40个DAMP相关基因进行无监督共识聚类分析，识别HCC分子亚型，进行功能分析，并识别各个亚型中被激活的信号通路。采用单因素Cox回归分析法从差异表达基因中筛选预后相关基因，并通过最小绝对收缩与选择算子（least absolute shrinkage and selection operator, LASSO）回归及逐步Cox回归分析法建立DAMP评分模型。采用ESTIMATE算法评估TME特征，CIBERSORT算法分析HCC的免疫细胞浸润水平。采用时间依赖性的受试者操作特征曲线（receiver operator characteristic curve,ROC）分析DAMP评分的预后预测能力，并与临床特征及既往发表的信使RNA（messenger RNA,mRNA）标志物进行比较。利用加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis,WGCNA）筛选与DAMP评分相关的枢纽基因。通过免疫组织化学（immunohistochemistry,IHC）染色验证枢纽基因在肿瘤组织和正常组织中的表达差异，并结合体外实验[包括细胞计数试剂盒-8（cell counting kit-8,CCK-8）和细胞划痕试验]探讨枢纽基因在HCC中的作用，同时采用流式细胞术检测细胞凋亡水平，以评估枢纽基因对ICD诱导剂5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil,5-FU）的敏感性。结果：无监督共识聚类分析结果表明，基于DAMP相关基因的表达特征，HCC患者可分为低DAMP评分和高DAMP评分2个亚组。其中低DAMP评分组的总生存期更长，且具有高免疫细胞浸润特征（尤其是CD8⁺T细胞）(均P<0.05)。DAMP评分在多个独立队列中均表现出稳定的预后分层能力，高DAMP评分组的生存结局较差（均P<0.05）。时间依赖性ROC分析显示，DAMP评分在1年和3年生存预测中具有较高准确性，其预测效能优于常用的临床特征及53个已发表的mRNA标志物。功能分析表明，高DAMP评分组中被激活的通路主要富集于细胞增殖相关通路，而低DAMP评分组则与免疫激活及代谢有关通路相关。同时，DAMP评分与免疫细胞浸润水平呈显著负相关，高DAMP评分组与低DAMP评分组相比，多种免疫细胞的比例均显著改变（均P<0.05）。DAMP评分相关的枢纽基因TRIP13在HCC组织中显著上调，并可促进HCC细胞的增殖和迁移（均P<0.05）。沉默HCC细胞中TRIP13的表达可增加对ICD诱导剂5-FU的敏感性，并伴随细胞凋亡水平的升高（均P<0.05）。结论：基于DAMP相关基因构建的预后风险评分模型能够对HCC患者进行有效分层，并与肿瘤免疫微环境特征密切相关。本研究建立的DAMP评分模型可用于HCC的预后评估及免疫治疗的效果预测，并在多队列中显示出稳定的预测性能。TRIP13作为该模型中的枢纽基因，在HCC中发挥促癌作用，并调控肿瘤细胞对ICD诱导剂5-FU的敏感性。基于DAMP评分的亚型分型系统和TRIP13靶向治疗为HCC的个体化治疗提供了新的分子依据。

关键词

免疫原性细胞死亡 / 损伤相关分子模式 / TRIP13 / 肝细胞癌 / 免疫疗法