基于网络分析的piRNA-靶标特征预测结直肠癌预后：生物信息学与体外实验研究

本研究针对结直肠癌(CRC)早期诊断困难、预后标志物缺乏的临床难题，通过整合miRDB/TargetRank数据库预测piRNA靶基因，结合STRING构建蛋白互作网络(PPI)，筛选出hsa-piR-487和hsa-piR-28944等关键piRNA。RT-qPCR验证显示二者在CRC组织中显著下调，其靶基因富集于MAPK/PI3K-Akt等癌症通路，生存分析揭示ABL1等6个基因与患者预后显著相关。该研究为CRC无创诊断提供了新型piRNA标志物候选。

　　

论文解读

在全球癌症负担日益加重的背景下，结直肠癌(CRC)以其高死亡率和高发病率成为公共卫生领域的重大挑战。2020年数据显示，CRC导致全球94万人死亡，且多数患者确诊时已处于晚期。尽管结肠镜检查是金标准，但其侵入性和高昂费用限制了早期筛查的普及。现有血清标志物如CEA和CA19-9又因灵敏度和特异性不足而难以满足临床需求。这种诊断困境促使科学家将目光投向新兴的非编码RNA领域——特别是长度仅26-32个核苷酸的piwi相互作用RNA(piRNA)。这类小分子RNA最初在生殖细胞中被发现，近年研究揭示其在多种癌症中异常表达，但关于其在CRC中的作用机制仍存在大量未知。

为破解这一科学难题，哈马丹医科大学的研究团队开展了一项跨学科研究。他们采用生物信息学与实验验证相结合的策略，首先通过PubMed等数据库筛选出20个CRC相关piRNA，利用miRDB和TargetRank预测其靶基因，构建包含759个节点的PPI网络。通过Cytoscape的MCODE模块分析，锁定19个枢纽基因，其中ABL1、MAPK1¹等6个基因经Kaplan-Meier分析显示与患者总生存期显著相关。这些基因主要受hsa-piR-487、hsa-piR-28944和piR-hsa-8401调控。RT-qPCR验证阶段，研究者使用伊朗国家肿瘤库提供的18对CRC组织样本，发现hsa-piR-487和hsa-piR-28944在癌组织中表达显著降低（P<0.05和P<0.01），与生物信息学预测高度吻合。

关键技术方法
研究采用多组学整合分析策略：1)通过文献挖掘确定20个CRC相关piRNA；2)运用miRDB/TargetRank双数据库交叉预测靶基因；3)STRING构建PPI网络并结合Cytoscape进行拓扑分析；4)DAVID完成GO/KEGG通路富集；5)Kaplan-Meier-plotter评估枢纽基因预后价值；6)采用伊朗肿瘤库临床样本进行RT-qPCR验证。

主要研究结果

1. 靶基因预测与功能分析：980个预测靶基因中，GO分析显示显著富集于"RNA聚合酶II转录正调控"等生物过程，KEGG揭示MAPK、Ras等癌症相关通路被激活。

2. PPI网络与枢纽基因筛选：构建的PPI网络包含5708条互作边，19个枢纽基因中，ABL1等高表达预示较好预后，而MeCP2²高表达则与不良预后相关。

3. 生存分析与piRNA筛选：hsa-piR-487靶向的ABL1通过调控TGF-β通路影响CRC血管生成，hsa-piR-28944则通过AMPK通路参与能量代谢调控。

4. 实验验证：临床样本验证显示hsa-piR-487和hsa-piR-28944在CRC组织中表达量分别降至正常组织的0.75倍和0.61倍（P<0.01）。

结论与意义
该研究首次系统揭示了piRNA在CRC中的调控网络：hsa-piR-487通过靶向ABL1调控TGF-β信号，hsa-piR-28944则经AMPK通路影响肿瘤代谢。二者在组织中的显著低表达特征，使其成为极具潜力的无创诊断标志物。值得注意的是，研究者发现piR-hsa-8401虽在生物信息学分析中表现突出，但因引物设计困难未能完成实验验证，这为后续研究留下重要探索空间。该成果发表于《Discover Oncology》，为CRC的早期筛查提供了新的分子靶点，同时展示了网络医学在肿瘤标志物挖掘中的强大应用价值。

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注：

1. MAPK1：丝裂原活化蛋白激酶1
2. MeCP2：甲基CpG结合蛋白2