《Cell Death and Disease》NSCLC 潜在新靶点 POPDC3 “现身”，上皮 LR 基因特征开辟抗癌新方向

为解决 NSCLC 预后预测和治疗靶点问题，江苏大学等单位研究人员开展上皮 LR 相关研究。构建 LRrisk 模型，发现 POPDC3 促癌。这为预测预后、指导免疫治疗和开发新疗法提供依据，强烈推荐科研人员阅读。

　　

在医学领域，肺癌一直是个 “大麻烦”，尤其是非小细胞肺癌（NSCLC），它占了肺癌病例的约 85%，全球范围内，因它导致的癌症死亡人数居高不下。很多 NSCLC 患者确诊时就已经是晚期，尽管手术、免疫治疗、化疗和靶向治疗等手段在不断进步，但晚期患者的 5 年生存率依旧很低。这就像在黑暗中摸索，大家急切地想要找到新的 “光亮”，也就是新的预测生物标志物和治疗靶点。

肿瘤微环境（TME）在 NSCLC 的发展过程中起着关键作用，它就像一个复杂的 “小社会”，里面的各种细胞通过配体 - 受体（LR）相互作用进行 “交流”，影响着肿瘤细胞的耐药性和免疫细胞的行为。不过，虽然单细胞 RNA 测序等技术让我们对 TME 有了更多了解，但针对 NSCLC 相关上皮细胞内 LR 相互作用的研究却很少，它们和分子亚型、临床特征以及预后之间的关系也还不明确。这就好比一个神秘的宝藏还藏在迷雾中，等待着人们去揭开它的面纱。

为了找到这些问题的答案，江苏大学附属医院放疗与肿瘤科等多个单位的研究人员在《Cell Death and Disease》期刊上发表了一篇名为 “A novel identified epithelial ligand - receptor - associated gene signature highlights POPDC3 as a potential therapy target for non - small cell lung cancer” 的论文。研究人员通过一系列研究，得出了重要结论：他们构建了一个基于上皮 LR 相互作用的预后风险评分（LRrisk）模型，还发现了一种名为 POPDC3（含 Popeye 结构域蛋白 3）的蛋白，它在 NSCLC 的发展中起着关键作用，有望成为新的治疗靶点。这一发现就像在黑暗中点亮了一盏明灯，为 NSCLC 的治疗带来了新的希望。

研究人员为开展这项研究，用到了几个主要关键的技术方法。他们从公共数据库（如 GEO 数据库和 TCGA 数据库）获取了单细胞 RNA 测序（scRNA - seq）数据和批量组织 RNA 测序数据。利用 R 语言和相关软件包，对数据进行分析，比如用 Seurat 包处理 scRNA - seq 数据，进行细胞聚类和差异基因分析；用 “ConsensusClusterPlus” 工具基于 LR 基因表达模式对 NSCLC 进行分子亚型分类；还用 LASSO - Cox 回归分析构建 LRrisk 模型。此外，通过细胞实验（如细胞转染、功能实验）和动物实验（构建裸鼠皮下移植瘤模型），进一步验证了相关基因和蛋白的功能。

下面我们来详细看看研究结果。

1. 识别 NSCLC 肿瘤微环境中与上皮细胞相关的配体 - 受体相互作用

研究人员分析了 GEO 数据库中 GSE117570 数据集的 NSCLC 的 scRNA - seq 数据，一开始发现 UMI 计数和线粒体基因表达没什么关系，但和 mRNA 水平相关性很强。经过仔细筛选，排除了不符合质量标准的细胞，把目光聚焦在 2000 个高变基因上。一开始用主成分分析（PCA）没成功区分不同细胞类型，后来借助 t - 分布随机邻域嵌入（t - SNE）和均匀流形近似与投影（UMAP）算法，成功将细胞分成了 23 个不同的簇，这些簇包括 T 细胞、肺泡巨噬细胞、B 细胞等多种细胞类型。之后，通过 CellPhoneDB 分析，发现上皮细胞和其他细胞类型之间存在广泛的相互作用，还筛选出了 82 个上皮相关的 LR 基因，准备进一步研究。这就像是在复杂的细胞 “地图” 上，找到了一些关键的 “连接点”。

2. 基于恶性上皮配体 - 受体相互作用构建 NSCLC 的分子亚型

研究人员接着研究 82 个上皮相关 LR 基因在批量 RNA - seq 数据集中的意义。经过分析，发现其中 20 个 LR 基因和预后有关。通过对累积分布函数和 delta 面积曲线的分析，确定了最佳的分子亚型数量为 3 种（C1、C2 和 C3 亚型）。C1 亚型患者预后较好，C3 亚型则较差。从临床分期来看，C3 亚型患者的 T 分期和总体临床分期更高，死亡率也明显更高。这就好比给 NSCLC 患者分了不同的 “小组”，每个小组的预后情况大不相同。

3. 基于恶性上皮配体 - 受体相互作用的 NSCLC 不同分子亚型的免疫特征

为了了解不同分子亚型免疫微环境的差异，研究人员用单样本基因集富集分析（ssGSEA）算法量化了 TCGA - NSCLC 队列中 28 种免疫细胞的浸润水平。结果发现，不同分子亚型的免疫细胞浸润情况差异很大。C3 亚型的 “基质评分” 和 “ESTIMATE 评分” 更高，意味着免疫细胞浸润更广泛，而且免疫检查点基因的表达也更高。此外，C3 亚型的 TIDE 评分、排除评分和 PD - L1 表达都更高，C2 亚型则有更多的 M2 型肿瘤相关巨噬细胞（TAM.M2）、髓源性抑制细胞（MDSC）和微卫星不稳定性（MSI）。这表明不同分子亚型的免疫微环境就像不同的 “战场”，免疫细胞和肿瘤细胞之间的 “战斗” 情况各不相同。

4. NSCLC 中恶性上皮配体 - 受体相互作用风险（LRrisk）特征的构建与验证

研究人员用 R 语言的 GSVA 包计算不同分子亚型样本的通路评分，发现 C3 亚型中多个致癌通路（如 JAK - STAT、WNT 和 MAPK 通路）显著富集。用 GSEA 分析后发现，C1 亚型在干扰素 - α 和干扰素 - γ 反应通路中活性增强，C3 亚型则有一些通路（如 IL6 - JAK - STAT3 信号通路和 IL2 - STAT5 信号通路）过度激活，还有一些通路被抑制。通过对 C1 和 C3 亚型的差异基因分析，用 LASSO - Cox 回归分析筛选出 12 个配体 - 受体相互作用相关基因（LRGs），构建了 LRrisk 模型。这个模型能把患者分为低风险和高风险组，高风险组患者生存时间更短，而且在多个数据集上验证了该模型预测 NSCLC 患者总生存期的能力。同时，研究还发现 LRrisk 和分子亚型、年龄、T 分期、病理分期等因素有关，是独立的预后指标，和临床分期结合能更准确地预测患者生存情况。这就像是给医生提供了一个 “预测神器”，能帮助他们更好地判断患者的病情。

5. LRrisk 与 NSCLC 中免疫细胞浸润或免疫治疗反应的相关性

研究人员分析了 TCGA - NSCLC 队列中 28 种免疫细胞的分布情况以及不同风险评分组之间的差异，发现不同风险评分组的免疫细胞浸润水平不同，高风险组的 CD4? T 细胞浸润更明显，Th1/IFN - γ 评分更高，和 TIDE 评分呈正相关，低风险组则和 CD8?表达上升有关。在分析接受抗 PD - 1 治疗的尿路上皮癌患者数据集时发现，高风险评分的 NSCLC 患者在免疫治疗后病情稳定或进展的比例更高，生存结果更差。这说明 LRrisk 模型可能是预测免疫治疗疗效的重要指标。

6. NSCLC 细胞和正常肺上皮细胞中 12 种不同上皮配体 - 受体相互作用相关基因的表达

研究人员通过 qRT - PCR 检测了人肺上皮细胞（HPAEpic）和 4 种 NSCLC 细胞系中 12 个 LRGs 的 mRNA 表达，用蛋白质免疫印迹法检测了其中一些蛋白的表达。结果发现，在 NSCLC 细胞中，POPDC3 等蛋白表达上调，尤其是 POPDC3，在所有检测的 NSCLC 细胞系中都高表达。这就像是在细胞的 “舞台” 上，POPDC3 这个 “演员” 格外活跃。

7. POPDC3 在 NSCLC 中的表达及预后相关性

研究人员对两个 NSCLC 组织微阵列进行免疫组织化学（IHC）分析，发现 NSCLC 组织中 POPDC3 表达明显高于癌旁组织，而且高表达的 POPDC3 和不良临床结局、患者生存率低有关。进一步分析还发现，POPDC3 表达和总体生存事件、N 分期、病理分级等因素相关。这表明 POPDC3 有可能成为 NSCLC 预后的重要指标。

8. POPDC3 沉默抑制 NSCLC 细胞增殖、运动、侵袭和上皮 - 间质转化（EMT）

研究人员将表达针对 POPDC3 的 shRNA 的慢病毒转导到 NSCLC 细胞系和原代人 NSCLC 细胞中，发现 POPDC3 沉默后，细胞活力、集落形成能力、增殖能力都下降了，细胞的迁移和侵袭能力也受到抑制，同时上皮标记蛋白 E - cadherin 表达上调，间质标记蛋白和 EMT 转录因子表达下调。这说明 POPDC3 在 NSCLC 细胞的生长和转移过程中起着重要作用，抑制它能有效 “刹车”。

9. POPDC3 过表达在 NSCLC 细胞中发挥促癌活性

研究人员在 A549 和 H1299 细胞中过表达 POPDC3，发现过表达后细胞活力、集落形成能力、增殖能力都增强了，细胞的迁移和侵袭能力也提高了。在原代 NSCLC 细胞中也得到了类似的结果。这表明 POPDC3 过表达就像给癌细胞 “加油”，让它们更加活跃。

10. POPDC3 shRNA 抑制体内 H1299 异种移植瘤的生长

研究人员将携带 “sh - POPDC3” 或 “shC” 的 H1299 细胞皮下注射到裸鼠体内，发现注射 “sh - POPDC3” 的裸鼠体内肿瘤生长明显受到抑制，肿瘤体积更小、重量更轻，细胞增殖减少，凋亡增加。这为 POPDC3 作为治疗靶点提供了体内实验证据。

11. POPDC3 过表达促进原发性 NSCLC 细胞在体内的生长

研究人员将过表达 POPDC3 的原代 NSCLC 细胞（priNSCLC - 1）皮下注射到裸鼠体内，发现过表达 POPDC3 的肿瘤重量更重，细胞增殖增强，同时 EMT 相关蛋白发生变化，凋亡相关蛋白也有改变。这进一步证明了 POPDC3 在体内也能促进 NSCLC 细胞生长。

12. POPDC3 过表达与 NSCLC 中的免疫细胞浸润相关

研究人员用多重免疫组织化学（mIHC）分析 NSCLC 样本，发现 POPDC3 在 NSCLC 组织中高表达，而且和 CD4? T 细胞浸润呈正相关，和 PD - 1 阳性细胞比例增加也有关。在 C57BL/6 J 小鼠的 LLC 异种移植瘤模型中，过表达 POPDC3 也能增加 CD4? T 细胞浸润和 PD - 1 表达。这表明 POPDC3 可能在肿瘤免疫逃逸中发挥作用。

综合这些研究结果，研究人员构建的基于上皮 LR 相互作用的预后风险评分模型 LRrisk，与肿瘤免疫和免疫治疗疗效相关，为预测 NSCLC 患者的预后和治疗反应提供了新的工具。而 POPDC3 作为关键基因，在 NSCLC 细胞生长、侵袭和免疫逃逸中发挥重要作用，有望成为 NSCLC 治疗的新靶点。不过，研究也存在一些局限性，比如 POPDC3 在某些 NSCLC 组织和细胞中表达较弱，需要在更大的原发性 NSCLC 肿瘤样本和细胞队列中进行绝对定量研究，以更好地理解其在生理条件下的表达模式和功能。

这项研究意义重大，它为 NSCLC 的治疗开辟了新的方向。LRrisk 模型和 POPDC3 靶点的发现，就像给医生们提供了更精准的 “武器”，未来或许能帮助医生们为 NSCLC 患者制定更个性化的治疗方案，提高患者的生存率和生活质量。这一研究成果也让我们离攻克 NSCLC 这个 “大难题” 又近了一步，激励着更多科研人员在这个领域继续探索。