影响因子：7.7
研究概述：有证据表明，肿瘤发生与细胞程序性死亡（PCD）之间存在关联。然而，目前还缺乏结合所有已确定的PCD相关基因来指导结肠腺癌（COAD）预后和精准治疗策略的综合研究。本研究利用来自TCGA-COAD、GSE17538和GSE39582队列的数据，通过单变量Cox分析、LASSO和多变量Cox方法建立了一个预后基因特征（ALOX12、HSPA1A、IL13、MID2、RFFL和SLC39A8）和相应的评分系统，称为PCDscore，该评分系统表现出很强的预测能力。作者用ssGSEA和ESTIMATE算法来评估COAD的肿瘤微环境，采用单细胞测序进一步分析，最后用体外实验验证所筛基因对肿瘤细胞的影响。该研究开发的PCDscore系统为COAD患者的临床预后和药物敏感性提供了有价值的见解。
本篇文章还可以进一步升级，例如基于多种细胞死亡模式的的评分进行分型，后续结合百种机器学习建模。或者将细胞死亡换成代谢等其他方向。
研究流程图如下：
研究结果：
COAD患者的PRGs分布情况
在TCGA-COAD和GSE17538队列中，作者采用单变量Cox回归分析来确定预后PRGs。在这两个队列中，作者最终选出了21个与COAD患者的OS有显著相关性的PRGs（图1A）。富集分析表明，这些被选中的PRGs参与了各种生物学过程和通路，包括细胞群增殖调控、细胞凋亡、细胞内信号转导和溶酶体通路（图1B）。此外，作者还评估了这些预后PRGs在TCGA-COAD队列中的变异性（图1C）。
PCD相关分子亚型的鉴定和描述
利用PCD相关基因特征中的6个基因进行共识聚类分析，以检测COAD患者的潜在分子亚型。结果发现了两个不同的亚型，分别称为A群和B群（图2A），根据PCA分析，这两个亚型很容易区分开来（图2B）。作者观察到两个群组之间的OS时间存在显著差异（图2C），群组A患者的预后比群组B患者差。此外，图2D显示了两个群组之间临床病理特征的差异。与群组B相比，群组A的特点是T、N、M、TNM分期高的患者比例更高，死亡人数也更多。
COAD患者预后PCD评分的构建与描述
利用上述PCD相关基因特征，作者根据最佳临界PCDscore值将TCGA-COAD队列中的425例患者分为高PCDscore组和低PCDscore组。然后，作者根据TCGA队列中COAD患者的PCDscore值比较了他们的OS（图3A），图中显示，与低PCDscore患者相比，高PCDscore患者的OS时间更短，死亡率更高。PCA证明了PCDscore的准确性和可靠性（图3B）。此外，Kaplan-Meier曲线显示高PCDscore组和低PCDscore组在OS（图3C）、DFS（图3D）和PFS（图3E）方面存在显著差异。
与低PCD评分组相比，高PCD评分组患者的预后更差。为了进一步验证预后评分系统，作者将TCGA-COAD队列中的患者按不同的T、N、M和TNM分期分组，并根据他们的PCD评分进行分层分析。结果显示，高PCD评分组患者在几乎所有亚组中的OS时间都较短（图3F）。此外，预后评分系统还具有一定的预测效果，1年、3年和5年OS的曲线下面积（AUC）值分别为0.753、0.726和0.718（图3G）。
为了验证预后评分系统的稳健性和适用性，作者利用GSE17538和GSE39582数据集作为验证队列。结果显示，在GSE17538（图4A）和GSE39582（图4B）中，高PCDscore组患者的生存时间较短，这与TCGA-COAD队列的研究结果一致。此外，ROC分析表明PCDscore具有一定的预测作用（图4C和D）。
利用临床队列验证预后评分系统的临床适用性
分析肿瘤组织和邻近正常组织中6个PCDscore基因的mRNA表达，发现RFFL和MID2在肿瘤组织中显著下调，而IL13和ALOX12在肿瘤组织中显著上调（图5A）。HSPA1A和SLC39A8在肿瘤组织和正常组织中的表达水平没有统计学差异（图5A）。Kaplan-Meier曲线显示，在临床队列1中，与低PCD评分组相比，PCD评分高的患者预后明显较差（图5B），这在临床队列2中得到了验证（图5C）。此外，ROC分析表明，预后评分系统在临床队列1（2年、3年和5年OS的AUC值分别为0.71、0.63和0.62，图5D）和临床队列2（1年、3年和5年OS的AUC值分别为0.67、0.54和0.57，图5E）中具有一定的预测效果。
高PCD评分组和低PCD评分组的免疫特征
ssGSEA结果表明，与高PCD评分组相比，低PCD评分组的CD4T细胞和CD8T细胞活化程度明显更高，基质评分更低（图6A）。高PCD评分组显示出基质相关通路（EMT、血管生成和Pan-F-TBRS）的激活（图6B）。接下来，作者利用来自GSE146771数据集的scRNA-seq数据进一步验证了高PCDs分值和低PCDs分值COAD患者的免疫特征。然后，作者计算了每个细胞的PCD评分，并将其绘制成T-SNE图和气泡图（图6C）。在肿瘤组织中，与高PCD评分组相比，低PCD评分组的CD4T细胞比例更高（图6D）。此外，与高PCD评分组相比，低PCD评分组代表CD4+T细胞活性的标记基因的表达水平明显升高（图6E）。
药物敏感性分析
低PCDscore患者对大多数化疗和靶向治疗药物的IC50值较低（图7A）。这表明这些低PCDscore患者可能对化疗和靶向治疗反应更强，这可能是他们生存期更长的原因之一。此外，DrugMap数据库的研究结果证实，在临床研究中，ALOX12、HSPA1A和IL13确实与靶向药物有关（图7B）。
上调SLC39A8可抑制CRC细胞的增殖和侵袭
根据CCLE数据库的数据，作者选择了HT29和HCT116细胞来研究SLC39A8过表达对COAD的影响（图8A）。在HT29和HCT116细胞中，SLC39A8的mRNA水平都得到了显著有效的上调（图8B）。如图8C所示，过表达SLC39A8会抑制细胞增殖。伤口愈合试验显示，SLC39A8过表达后，HT29和HCT116细胞的细胞迁移都受到了极大的抑制（图8D）。此外，经孔迁移试验显示，SLC39A8过表达后，HT29和HCT116细胞的迁移能力明显下降（图8E），这些细胞的侵袭潜力也同样受到影响（图8F）。
研究总结：
作者的研究全面分析了COAD中与PCD相关的分子亚型，并引入了一种新型PCD相关预后评分系统（PCDscore）。该评分系统基于6-PRGs特征（ALOX12、HSPA1A、IL13、MID2、RFFL和SLC39A8），能够预测COAD患者的预后和治疗反应。作者在外部队列中进一步验证了这6-PRGs的表达和临床特征，强调了PCDscore在COAD中的潜在临床意义。最后，体外实验结果表明，过表达SLC39A8可抑制结直肠癌细胞的增殖和侵袭。作者的研究结果表明，PCDscore有望成为COAD预后的预测工具，并可能成为COAD患者的潜在治疗靶点。
