RNA修饰相关基因PUS7在肝细胞癌的诊断、预后及肿瘤微环境中的整合分析

《Computational and Theoretical Chemistry》：Integrative analysis of RNA modification-related gene PUS7 in diagnosis, prognosis, and tumor microenvironment of hepatocellular carcinoma

本研究通过分析TCGA数据发现PUS7在肝癌组织中显著高表达，并作为独立预后因子与患者生存率负相关。PUS7调控细胞周期、DNA复制等关键通路，并与免疫微环境浸润相关，提示其作为诊断及治疗靶点的潜力。

　　 hepatocellular carcinoma（肝细胞癌，简称HCC）是一种高度侵袭性的恶性肿瘤，其预后较差，是全球范围内癌症相关死亡的主要原因之一。近年来，随着分子生物学和基因组学的快速发展，研究者们逐渐认识到RNA修饰在癌症发生发展中的重要作用。RNA修饰是转录后调控的重要组成部分，能够影响RNA的结构和功能，从而在多种生物学过程中发挥作用。其中，假尿嘧啶（pseudouridine）是RNA中最丰富的修饰之一，特别是在非编码RNA中，它不仅能够增强RNA的稳定性，还可能影响其生物学功能。假尿嘧啶的合成由一系列假尿嘧啶合成酶（pseudouridine synthases，PUS）催化，这些酶通过尿嘧啶的碱基特异性异构化实现其功能。

PUS基因在多种癌症中的表达和功能已被广泛研究，但其在HCC中的作用尚未得到充分阐明。本研究旨在系统评估PUS1、PUS3、PUS7和PUS10这四个PUS基因在HCC中的表达水平及其临床意义。通过分析The Cancer Genome Atlas（TCGA）数据库中的转录组和临床数据，研究发现PUS1和PUS7在HCC组织中的表达显著高于正常组织，而PUS3和PUS10则呈现下调趋势。这一发现提示PUS1和PUS7可能在HCC的发生过程中发挥关键作用。

为了进一步验证PUS1和PUS7在HCC中的诊断潜力，研究者采用了受试者工作特征曲线（ROC曲线）分析方法。结果显示，PUS1和PUS7在HCC中具有较高的诊断敏感性和特异性，表明它们可能作为有效的诊断标志物。此外，通过使用The Human Protein Atlas（HPA）数据库，研究者对PUS1和PUS7的蛋白表达水平进行了评估，确认了PUS7在HCC组织中的显著过表达。为了进一步验证这一发现，研究者还通过免疫组织化学（IHC）染色方法对PUS7的蛋白表达进行了实验验证，结果与数据库分析一致。

除了诊断价值，研究者还关注了PUS7在HCC患者预后中的作用。通过进行单变量和多变量COX回归分析，研究发现PUS7的高表达与较差的预后密切相关，可能作为HCC患者总体生存（OS）和无病生存（RFS）的独立预后因素。这一结果提示PUS7在HCC的临床管理中具有重要价值，能够帮助医生更准确地评估患者的生存风险。此外，研究者还构建了基于COX回归分析结果的Nomograms模型，用于预测患者的生存情况。Nomograms模型能够将多个临床和分子特征整合起来，为临床决策提供定量支持。

为了深入探讨PUS7在HCC中的功能机制，研究者分析了PUS7的蛋白相互作用网络，并探讨了其与肿瘤微环境免疫浸润的关系。通过使用TIMER2.0、EPIC和xCell算法，研究者对HCC肿瘤微环境进行了特征分析，发现PUS7的表达与免疫细胞浸润之间存在显著相关性。这一发现提示PUS7可能在调控肿瘤免疫方面发挥重要作用。此外，功能富集分析显示，PUS7参与了多个关键的致癌通路，包括细胞周期调控、DNA复制、同源重组、卵母细胞减数分裂、错配修复和剪接体信号通路。这些通路在癌症的发生和发展中起着至关重要的作用，因此PUS7的异常表达可能与HCC的恶性进展密切相关。

本研究还探讨了PUS7在其他癌症中的作用，如卵巢癌、结直肠癌和胶质母细胞瘤等。在卵巢癌中，PUS7已被确认为一种诊断标志物；在结直肠癌中，PUS7能够通过激活PI3K/AKT/mTOR信号通路促进细胞增殖和侵袭；在胶质母细胞瘤中，PUS7被证实为一种可靶向的表观转录调控因子。这些研究结果表明，PUS7在多种癌症中具有重要的功能，可能作为潜在的治疗靶点。因此，深入研究PUS7在HCC中的作用不仅有助于理解其在肿瘤发生发展中的机制，还可能为HCC的临床治疗提供新的思路。

本研究的发现为HCC的诊断和预后评估提供了新的视角。PUS7在HCC中的高表达不仅与患者的生存率密切相关，还可能影响其临床病理特征和肿瘤微环境的免疫状态。这些结果表明，PUS7可能成为HCC治疗中的一个关键靶点，有助于开发更精准的个体化治疗策略。此外，研究者还强调了PUS7在HCC中的潜在治疗价值，特别是在提高患者生存率和减少肿瘤复发方面。因此，进一步的研究将有助于明确PUS7的具体作用机制，并探索其在临床中的应用前景。

本研究的数据来源于TCGA数据库，包含了373例HCC组织和50例正常组织的基因表达谱及相应的临床信息。通过系统的生物信息学分析和实验验证，研究者确认了PUS7在HCC中的表达特征及其临床意义。这些数据不仅为PUS7在HCC中的功能提供了理论支持，还可能为未来的临床研究提供参考。研究者还指出，PUS7的表达水平可能与HCC的侵袭性、转移倾向以及预后密切相关，因此在临床实践中，PUS7可能成为一种重要的生物标志物。

此外，研究者还探讨了PUS7在肿瘤微环境中的作用。通过分析免疫细胞浸润情况，研究发现PUS7的表达与免疫细胞的浸润水平之间存在显著相关性。这一发现提示PUS7可能在调控肿瘤免疫方面发挥重要作用，可能成为免疫治疗的潜在靶点。同时，研究者还强调了PUS7在多种癌症中的表达模式，这可能为跨癌症研究提供新的思路。例如，在结直肠癌中，PUS7能够通过激活特定信号通路促进肿瘤细胞的增殖和侵袭；在胶质母细胞瘤中，PUS7的表达与肿瘤生长密切相关，可能成为新的治疗策略的一部分。

综上所述，本研究揭示了PUS7在HCC中的表达特征及其临床意义。PUS7的高表达不仅与较差的预后相关，还可能作为HCC患者总体生存和无病生存的独立预后因素。此外，PUS7在多种致癌通路中的作用表明其在肿瘤发生发展中的重要性。这些发现为HCC的诊断和治疗提供了新的思路，并可能为其他类型的癌症研究提供借鉴。因此，进一步的研究将有助于明确PUS7的具体作用机制，并探索其在临床中的应用价值。

在研究过程中，研究者还强调了数据共享的重要性。大部分用于分析的数据来自TCGA和GSE数据库，这些数据是公开可获取的，研究者鼓励其他研究者在需要时进行查询和使用。此外，研究者还提供了详细的作者贡献说明，包括概念化、方法设计、数据验证、正式分析、调查、数据管理、撰写和编辑等方面的分工。这些信息不仅有助于理解研究的开展过程，还为未来的合作研究提供了参考。

最后，研究者还提到本研究的资金来源。本研究得到了河南省重点科研项目、河南大学高级交叉学科研究项目、河南省科技研究项目、开封市科技研究项目以及大学生创新创业项目的支持。这些资金支持为研究的顺利进行提供了保障，也体现了科研机构对HCC研究的关注和支持。研究者还强调了伦理声明，指出所使用的组织样本已经通过伦理委员会的审批，并获得了捐赠者的知情同意。由于所有样本均已去标识化，不包含任何可识别个人的信息，因此在需要时，研究者可以联系供应商获取更多相关信息。

总之，本研究通过系统的生物信息学分析和实验验证，揭示了PUS7在HCC中的表达特征及其临床意义。PUS7的高表达不仅与较差的预后相关，还可能作为HCC患者总体生存和无病生存的独立预后因素。此外，PUS7在多种致癌通路中的作用表明其在肿瘤发生发展中的重要性。这些发现为HCC的诊断和治疗提供了新的思路，并可能为其他类型的癌症研究提供借鉴。因此，进一步的研究将有助于明确PUS7的具体作用机制，并探索其在临床中的应用价值。