基于干性指数模型对肉瘤预后、免疫浸润和铁死亡调控的分析

背景:干性指数可能与肉瘤预后、免疫浸润有关,但具体调控机制与特征基因尚不清楚。目的:利用基因干性指数模型探究肉瘤干细胞与患者预后和免疫浸润的关系,并识别肉瘤干细胞铁死亡特征基因。方法:从癌症基因组图谱(TCGA)中获取肉瘤RNA测序数据及相关临床信息。利用肉瘤干性指数,对获取的肉瘤RNA测序数据进行分组。利用生存数据进行组间预后情况分析,获取组间差异表达基因后进行通路富集和免疫浸润分析。获得铁死亡相关差异基因,构建蛋白互作网络并进行预后相关性分析。培养横纹肌肉瘤细胞系,分为贴壁细胞组和干细胞组,贴壁细胞组不予任何干预,干细胞组通过无血清培养处理以诱导横纹肌肉瘤干细胞富集,qRT-PCR验证干细胞相关标志物、铁死亡相关差异基因以及铁死亡相关标志物的mRNA表达。结果与结论:①以干性指数中位数为界将患者分成高干性指数组和低干性指数组,通过患病风险预测显示高干性指数组患者的无进展生存期低于低干性指数组,提示预后不佳;②GO、KEGG分析显示肉瘤高、低干性指数组差异表达基因参与不同的细胞通路;高干性指数组和低干性指数组之间免疫浸润存在差异;差异基因中有23个铁死亡相关基因,其中9个可构成相关性较强的蛋白互作网络,其中IDO1、IFNG、AQP5高表达的肉瘤患者预后更好,CA9高表达的肉瘤患者预后不佳;③qRT-PCR结果显示,与贴壁细胞组相比,干细胞组干细胞相关标志物NANOG、SOX2和OCT4 mRNA表达显著升高(P<0.05);与贴壁细胞组相比,干细胞组铁死亡相关标志物SLC7A11的mRNA表达显著降低(P<0.05),ACSL4、GPX4、FTH1和COX2的mRNA表达显著升高(P<0.05);与贴壁细胞组相比,干细胞组差异基因CA9的mRNA表达显著降低,IDO1、IFNG、AQP5的mRNA表达显著升高(P<0.05)。经上述生物信息学分析与实验验证,干细胞与肉瘤生存、铁死亡过程密切相关,CA9、IDO1、IFNG、AQP5在肉瘤干细胞中异常表达,可能成为肉瘤诊断标志物和治疗新靶点。