We thank Dr. Jianming Zeng (University of Macau), and all the members of his bioinformatics team, and biotrainees, for generously sharing their experience and codes.
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文章信息
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背景： 舒尼替尼是晚期肾细胞癌（RCC）患者的主要治疗选择，但并非所有患者都对其有良好反应，且多数患者最终会产生耐药性。 -
研究目的： 识别与舒尼替尼耐药性相关的新靶点。 -
研究方法： 利用公共队列的多个数据集进行分析，识别出8个 miRNA 和112个mRNA在耐药组和响应组之间有显著表达差异。通过WGCNA识别出6个关键基因，即NIPSNAP1、STK40、SDC4、NEU1、TBC1D9和PLAUR，这些基因具有高度显著性。 -
关键发现： PLAUR 在促进舒尼替尼耐药性中发挥关键作用，且这一作用在体外和体内实验中均得到证实。 -
结论： PLAUR是一个有前景的治疗靶点，可能适用于多种癌症类型。研究结果有助于个性化医疗和治疗策略的改进。
「题目」：Integration analysis of PLAUR as a sunitinib resistance and macrophage related biomarker in ccRCC, an in silicon and experimental study
「期刊」：Journal of Biomolecular Structure & Dynamics
「日期」：2024-01-03
「DOI」：10.1080/07391102.2023.2300754
主要结果
一：鉴定与舒尼替尼耐药性相关的新mRNA和miRNA
从NCBI GEO数据库中获取了两个数据集，GSE37766和GSE65615：
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「mRNA数据集进行差异基因分析」：识别出112个在舒尼替尼治疗组和未治疗组之间表达不同的基因，其中84个表达增加，28个表达减少； -
「miRNA数据集进行分析」：识别出8个表达不同的微小RNA，其中7个表达增加，1个表达减少（hsa-miR-30a、hsa-miR-30e、hsa-miR-126、hsa-miR-589、hsa-miR-938、hsa-miR-148b、hsa-miR-708和hsa-miR-18b）； -
「WGCNA」：对112个差异表达mRNA基因进行分析，构建了一个包含26个节点和54条边的共表达网络，NIPSNAP1基因与其他基因的共表达水平最强。 -
「miRNA靶基因预测」：利用miRTarBase识别与差异表达miRNA相互作用的基因，靶基因与差异mRNA有26个交集，再与WGCNA结果取交集得到6个基因（NIPSNAP1、SDC4、TBC1D9、NEU1、STK40和PLAUR）。 -
「PCA和PCoA分析显示」：112个差异表达基因与舒尼替尼治疗的有效性有明显关联
二：六个新生物标志物的表达验证
方法：使用舒尼替尼耐药的786O细胞（SR786O）和舒尼替尼敏感的786O细胞，将它们植入裸鼠体内以生成肿瘤异种移植物。通过qRT-PCR测试评估基因表达水平。使用siRNA技术在SR786O细胞中破坏这些基因的表达，以评估其对舒尼替尼耐药性的影响。
结果：在舒尼替尼耐药的RCC组织中，与舒尼替尼敏感的RCC组织相比，这六个基因的表达增加。特别是PLAUR在舒尼替尼耐药的RCC组织中表现出显著的表达增加，与之前的生物信息学发现相一致。
三：关键基因 PLAUR在泛癌中的作用，包括ccRCC
「PLAUR在多种癌症中的表达水平」（图2A）：PLAUR在多种癌症中表达显著升高，包括子宫内膜癌、肾盂癌、结肠癌、肾透明细胞癌等。。在ccRCC中，PLAUR在肿瘤组织中的表达显著高于正常组织，且在晚期和转移性患者中表达更高（图3A）。PLAUR可能控制多种癌症中的关键生物学过程，如TNFa信号、上皮-间充质转化和炎症反应。
「PLAUR表达水平与患者预后」（图2B）：PLAUR表达水平与多种癌症患者的预后不良相关，特别是在肾透明细胞癌中
「PLAUR表达水平与肿瘤突变负荷（TMB）、微卫星不稳定性（MSI）和同源重组缺陷（HRD）之间的相关性」（图2C）：PLAUR与TMB、MSI和HRD之间存在显著关联，可能影响PARP抑制剂的反应（图2E）。
「单细胞水平上的表达模式」：单细胞分析显示PLAUR主要在单核/巨噬细胞中表达；
「PLAUR表达与ccRCC患者预后和对舒尼替尼耐药性的关系：」在ccRCC中，PLAUR高表达与预后不良相关（图3B），并且与舒尼替尼耐药性相关。
四：关键基因 PLAUR在ccRCC中的失调可能由突变和RNA修饰调控
「PLAUR与ccRCC中DNA甲基化位点之间的关联」：在ccRCC中，PLAUR与特定DNA甲基化位点之间缺乏显著关联；在多种癌症类型中观察到类似的调控模式，包括乳腺癌、胆管癌、弥漫性大B细胞淋巴瘤等。
「TCGA平台上ccRCC患者的PLAUR表达水平与基因突变之间的关系」：在ccRCC患者中，PLAUR高表达组中BAP1和HMCN1基因突变的发生率更高，表明这些基因的改变可能与PLAUR的异常表达有关。
「RNA修饰（m1A、m5C、m6A）对PLAUR表达的影响」：RNA修饰（m1A、m5C、m6A）在多种癌症类型中一致地影响PLAUR的表达，在肾癌（KIRC）中，与m1A和m6A改变相关的人群可以调节PLAUR的表达。
五：关键基因 PLAUR与巨噬细胞、中性粒细胞和树突状细胞相关
「研究目的：」 探索PLAUR表达与免疫细胞浸润之间的相关性，以及免疫检查点相关基因的作用。
「LAUR表达与不同癌症类型中的免疫细胞（包括巨噬细胞、单核细胞和中性粒细胞）之间的直接关联」：PLAUR表达与癌症相关成纤维细胞、巨噬细胞（包括M1和M2亚型）、单核细胞和中性粒细胞在不同癌症类型中存在直接关联。
「PLAUR与免疫相关的抑制剂和刺激因子之间的相关性」：与多种免疫相关的抑制剂和刺激因子呈正相关，表明其在癌症免疫活动中参与复杂
「TIMER算法分析PLAUR与免疫浸润的详细相关性指数」：证实了PLAUR对中性粒细胞、巨噬细胞和树突状细胞浸润的影响。
「ccRCC中PLAUR的突变模式对免疫细胞浸润程度的影响」：ccRCC中PLAUR的臂级获得事件与B细胞、CD8 T细胞、CD4 T细胞、中性粒细胞和树突状细胞的排斥有关。
「六个ccRCC队列（GSE167573、TCGA-KIRC、E-MTAB-1980、ICGC-EU、GSE22541和GSE29609数据集）来评估PLAUR对免疫细胞和标志物的影响」：在多个ccRCC数据集中，PLAUR表达与单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞和中性粒细胞呈正相关。PLAUR与多种趋化因子、免疫刺激因子和免疫抑制因子有关，还与趋化因子受体有关。
六：关键基因PLAUR 实验验证：PLAUR在体外和体内对RCC细胞中舒尼替尼耐药性的发展起着关键作用
「研究目的：」 探索PLAUR在舒尼替尼耐药RCC细胞中的作用，并验证其在体外和体内对舒尼替尼耐药性的影响。
「研究方法：」
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通过慢病毒载体介导的shRNA实现PLAUR的稳定耗竭。 -
使用CCK8实验和集落形成实验验证PLAUR耗竭对细胞增殖的影响。 -
通过TUNEL染色和流式细胞术（annexin V-FITC/PI双染色）评估PLAUR耗竭对细胞凋亡的影响。 -
进行细胞周期实验评估PLAUR耗竭对细胞周期的影响。 -
使用Western blot分析检测凋亡相关蛋白的表达水平。 -
在异种移植小鼠模型中评估PLAUR下调对肿瘤生长和舒尼替尼敏感性的影响。
「关键发现：」
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PLAUR的稳定耗竭显著抑制了舒尼替尼耐药RCC细胞的增殖。 -
PLAUR耗竭的细胞在形态上发生了变化，从纺锤形变为圆形，并且更容易漂浮。 -
PLAUR耗竭显著增加了舒尼替尼诱导的细胞凋亡，包括早期和晚期凋亡细胞。 -
PLAUR耗竭导致细胞周期在G2期的显著积累。 -
Western blot分析显示，PLAUR耗竭显著增加了裂解的caspase-3、裂解的caspase-9和裂解的PARP的表达。 -
在异种移植小鼠模型中，PLAUR下调显著减少了肿瘤体积和重量，恢复了RCC对舒尼替尼的敏感性。 -
两组小鼠之间没有观察到体重的显著差异，表明治疗的安全性。
小结
结合上述结果，手术标本中的PLAUR水平可能作为RCC对舒尼替尼反应的预测生物标志物。此外，抑制PLAUR可能通过增强对舒尼替尼治疗的反应，使舒尼替尼耐药的RCC患者受益。