铜死亡相关基因标志物的构建及其在结肠癌预后与免疫微环境中的验证研究

《Hormones & Cancer》：A novel cuproptosis-related prognostic gene signature and validation of differential expression in colon cancer

本研究针对结肠癌预后评估的临床需求，通过生物信息学分析揭示了铜死亡（Cuproptosis）相关基因在结肠癌中的表达谱与预后价值。研究人员基于TCGA和GEO数据库，构建了包含DLAT、LIAS和CDKN2A的预后模型，并证实其与免疫检查点（如PD-1、CTLA-4）和免疫细胞浸润（如CD8+T细胞、树突状细胞）显著相关。该研究为结肠癌的免疫治疗靶点筛选和个体化预后预测提供了新思路。

　　

结肠癌是全球常见的消化道恶性肿瘤，其发病率逐年上升，尤其是晚期患者五年生存率较低。铜作为生命体必需的辅因子，在能量代谢中扮演关键角色，但过量铜会引发新型程序性细胞死亡——铜死亡（Cuproptosis）。这一过程通过铜离子与三羧酸循环（TCA cycle）中脂酰化蛋白结合，诱发蛋白毒性应激，最终导致细胞死亡。由于结肠癌的发生发展与TCA循环密切相关，铜死亡可能成为其治疗的新靶点。然而，铜死亡相关基因在结肠癌预后评估及免疫微环境中的作用尚不明确。

为探索铜死亡相关基因的临床价值，Song Qingya等研究人员在《Discover Oncology》发表了题为“A novel cuproptosis-related prognostic gene signature and validation of differential expression in colon cancer”的研究。该研究整合多组学数据，构建预后模型，并深入分析基因与免疫特征的关联，为结肠癌的个体化治疗提供理论依据。

研究主要采用生物信息学方法：从TCGA数据库获取480例结肠癌样本和41例正常组织的基因表达与临床数据；通过LASSO-Cox回归筛选预后相关基因；利用GENEMANIA和Metascape进行蛋白互作与功能富集分析；借助TIMER数据库分析免疫细胞浸润水平；并通过GEO数据集（GSE33113、GSE44861）进行独立验证。

3.1. 铜死亡相关基因的差异表达与遗传变异

研究发现，LIPT1、PDHA1、GLS和CDKN2A在结肠癌组织中高表达，而FDX1、DLD和MTF1低表达。基因间存在显著共调控关系，如DLD与DLAT呈正相关（r=0.589），而CDKN2A与其他基因多呈负相关。突变分析显示，LIAS基因深度缺失最常见，DLD则存在扩增变异。

3.2. 功能富集与蛋白互作分析

铜死亡相关基因主要富集于TCA循环、丙酮酸代谢和硫化合物合成等通路。蛋白互作网络表明DLD、PDHB、DLAT和PDHA1为核心节点基因。

3.3. 预后模型的构建

多因素Cox回归确定DLAT（HR=0.750）和CDKN2A（HR=1.197）为独立预后因素。基于二者构建的风险评分模型可有效预测患者总生存期（OS）和无进展生存期（PFS），5年OS的AUC值为0.667。高风险组患者生存率显著降低（OS: HR=1.67, p=0.011）。

3.4. 列线图与验证

列线图整合基因表达与临床特征，其C-index（OS: 0.810; PFS: 0.773）显示良好预测性能。校准曲线表明预测值与实际观测值高度一致。

3.5. 差异表达验证

GEO数据集验证显示CDKN2A在癌组织中显著上调，DLAT下调，而LIAS无显著差异，支持TCGA结论的可靠性。

3.6. 免疫浸润与检查点关联

DLAT表达与CD274（PD-L1）、HAVCR2（TIM-3）、CTLA4正相关；CDKN2A与PDCD1（PD-1）、CTLA4等免疫检查点表达同步升高。免疫细胞分析发现DLAT与CD8⁺T细胞浸润正相关，而CDKN2A高表达与巨噬细胞富集有关。

3.7. 基因表达与肿瘤分期

CDKN2A表达随肿瘤分期进展而显著上升，提示其可能促进结肠癌恶性进展。

本研究首次系统阐明了铜死亡相关基因在结肠癌预后及免疫调控中的双重作用。DLAT与LIAS作为铜死亡正调控因子，可能抑制肿瘤发展；而CDKN2A通过促进上皮间质转化（EMT）和糖酵解介导铜死亡抵抗，进而推动肿瘤进展。基因与免疫检查点的协同表达模式为联合靶向治疗（如PD-1抑制剂）提供新策略。尽管存在GEO数据集样本量有限等局限性，该研究为结肠癌的代谢-免疫交叉研究奠定了重要基础，未来需通过实验验证基因功能并扩大临床队列以优化模型。