一.研究背景
鐵是人體必需的一種金屬離子积蜻，其在癌癥中通常是失調(diào)的蠢正。鐵參與許多細(xì)胞過(guò)程骇笔，如DNA合成和修復(fù)、能量代謝和氧化還原反應(yīng)嚣崭。癌細(xì)胞的增殖不受控制笨触，他們需要比正常細(xì)胞更多的鐵來(lái)促進(jìn)細(xì)胞復(fù)制。因此雹舀，鐵代謝失調(diào)是不同類(lèi)型腫瘤中普遍存在的現(xiàn)象芦劣。先前的研究表明，鐵的異位表達(dá)通常表現(xiàn)為負(fù)責(zé)細(xì)胞鐵吸收的基因上調(diào)和鐵外流基因下調(diào)说榆。細(xì)胞內(nèi)鐵代謝受到精確控制虚吟，不同類(lèi)型的癌癥具有不同的分子機(jī)制寸认。轉(zhuǎn)錄后調(diào)控是維持細(xì)胞鐵代謝平衡的重要機(jī)制。然而串慰，對(duì)鐵相關(guān)基因及其在癌癥中的臨床相關(guān)性缺乏全面的描述偏塞。今天小編就和大家分享一篇關(guān)于對(duì)癌癥中的鐵代謝進(jìn)行全面研究的文章【Pan‐cancer analysis of iron metabolic landscape across the Cancer Genome Atlas】。 雜志：Journal of Cellular Physiology ? IF：4.522 ? 發(fā)表日期：2019.06.25
二.方法和材料
1) 鐵代謝相關(guān)基因的選擇：鐵代謝相關(guān)的基因來(lái)自兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)邦鲫，一個(gè)是Reactome中鐵的吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)（R‐HSA‐917937）灸叼，另一個(gè)是AmiGo2中細(xì)胞內(nèi)鐵離子穩(wěn)態(tài)（GO:0006879）。
2)TCGA數(shù)據(jù)集：經(jīng)過(guò)篩選下載了TCGA中14中癌癥的表達(dá)數(shù)據(jù),甲基化數(shù)據(jù)以及臨床數(shù)據(jù)庆捺。
3) 差異分析：使用DESeq.2以及edgeR進(jìn)行差異表達(dá)古今，識(shí)別出70個(gè)在配對(duì)樣本和非配對(duì)樣本中的差異表達(dá)的鐵相關(guān)基因。
4) 生存分析：使用單因素分析滔以，cox風(fēng)險(xiǎn)比例回歸模型捉腥，log-rank檢驗(yàn)，生存曲線等預(yù)后方法分析鐵相關(guān)基因與生存的關(guān)系醉者。
5) 腎癌樣本的收集：在蘭州大學(xué)第二醫(yī)院共收集21例具有癌旁組織的KIRC樣本但狭，對(duì)這些樣本進(jìn)行后續(xù)的分析披诗。
6) 濕實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：細(xì)胞系的培養(yǎng)撬即、化合物和體外細(xì)胞活力測(cè)定、qRT - PCR提取RNA等試驗(yàn)流程呈队。
三.結(jié)果展示
1 鐵代謝相關(guān)基因在泛癌中的表達(dá)模式：基于GO和文獻(xiàn)綜述剥槐，這篇研究共選擇70個(gè)鐵代謝相關(guān)基因進(jìn)行分析。為了獲得鐵相關(guān)基因在癌癥類(lèi)型中的表達(dá)模式宪摧，作者評(píng)估了14個(gè)癌癥類(lèi)型的包括7000多個(gè)樣本的數(shù)據(jù)粒竖。研究發(fā)現(xiàn)，在配對(duì)樣本分析中几于，56個(gè)(80.2%)鐵代謝基因在至少一種癌癥類(lèi)型中有差異表達(dá)(圖1a)蕊苗。鐵代謝基因改變?cè)趦煞N肺癌和兩種腎癌中最多，在前列腺癌中最少沿彭。鐵代謝基因的失調(diào)在不同的癌癥類(lèi)型中存在顯著差異(圖1a)朽砰。作者還從TCGA正常組織與所有可用腫瘤樣本的比較中，提出了差異表達(dá)的基因喉刘。為了進(jìn)一步描述不同癌癥中與鐵相關(guān)基因的失調(diào)模式瞧柔，作者使用無(wú)監(jiān)督聚類(lèi)顯示同源組織具有相對(duì)密切的表達(dá)模式，如(KIRP vs. KIRC;這證實(shí)了上述分析的可靠性(圖1c)睦裳。最后造锅，作者構(gòu)建這些基因的蛋白-蛋白相互作用(protein - protein interaction, PPI)并將其可視化(圖2)。
2 鐵代謝相關(guān)基因在泛癌中的DNA甲基化：作者研究TCGA中12種癌癥類(lèi)型的甲基化數(shù)據(jù)來(lái)確定甲基化是否參與了鐵代謝基因異常表達(dá)的調(diào)控廉邑。研究發(fā)現(xiàn)哥蔚，多個(gè)腫瘤中基因的異常表達(dá)伴隨著異常的DNA甲基化倒谷，如轉(zhuǎn)鐵蛋白受體2( TFR2)和甲型肝炎病毒細(xì)胞受體1 (HAVCR1)(圖3)。因此糙箍，鐵代謝基因在癌癥中的異位表達(dá)可能與異常的DNA甲基化有關(guān)恨锚。
3 鐵代謝基因與臨床相關(guān)性：為了進(jìn)一步闡明鐵代謝異常在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用，作者采用單變量Cox分析評(píng)估鐵相關(guān)基因與患者生存的相關(guān)性倍靡。圖1b顯示猴伶，60個(gè)(85.7%)鐵相關(guān)基因與患者生存存在顯著相關(guān)性(圖1b,d)。表現(xiàn)出腫瘤致癌基因特征的紅細(xì)胞鐵素體(ERFE)塌西，與四種癌癥生存期較差及有基因表達(dá)上調(diào)有關(guān)(圖1b)他挎。3羥基丁酸脫氫酶2與患者預(yù)后呈負(fù)相關(guān)，在幾種癌癥類(lèi)型中均下調(diào)捡需。研究結(jié)果也表明办桨，鐵代謝基因(共38)在mRNA水平與KIRC預(yù)后相關(guān)的最顯著(圖4)。
4 在成對(duì)組織中驗(yàn)證鐵相關(guān)基因的表達(dá)情況：為了驗(yàn)證上述差異分析的可靠性站辉，作者使用qRT PCR方法對(duì)21對(duì)KIRC組織中的差異基因進(jìn)行了驗(yàn)證呢撞。在KIRC中，一共驗(yàn)證了19個(gè)異常表達(dá)的基因饰剥，其中5個(gè)下調(diào)的基因中有3個(gè)殊霞，14個(gè)上調(diào)的基因中有11個(gè)被證實(shí)(圖5)。以上結(jié)果證明了基于TCGA的RNA seq數(shù)據(jù)的差分分析的可靠性汰蓉。
5 ?分子靶向鐵代謝對(duì)細(xì)胞的影響：癌癥中缺鐵和鐵過(guò)多都有可能對(duì)治療癌癥起到幫助绷蹲。研究結(jié)果表明，DFO和erastin能抑制多種腫瘤細(xì)胞的增殖顾孽。DFO的濃度為30um時(shí)顯著抑制腫瘤細(xì)胞祝钢。而erastin的有效濃度范圍很窄，經(jīng)常在1um是沒(méi)有顯著抑制的,而2-3um時(shí)抑制效果可以達(dá)到50%若厚。但是在前列腺癌中DFO以及erastin效果不是很理想(圖6)拦英。此外,正常細(xì)胞對(duì)erastin相對(duì)不敏感。雖然細(xì)胞鐵死亡依賴(lài)于鐵测秸，但細(xì)胞鐵死亡興奮劑對(duì)細(xì)胞鐵代謝的影響尚不清楚疤估。作者考慮到轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控對(duì)細(xì)胞鐵代謝的重要作用，作者將erastin乞封、DFO做裙、與,二價(jià)鐵和三價(jià)鐵在786-O與RKO細(xì)胞系中對(duì)鐵相關(guān)基因的影響做了比較（圖7,8）。
四.結(jié)論
作者通過(guò)對(duì)泛癌分析發(fā)現(xiàn)鐵代謝在不同的癌癥類(lèi)型中都失調(diào)肃晚，并且這與患者生存顯著相關(guān)锚贱，特別是在KIRC中。這一觀察結(jié)果在腎癌組織中得到了證實(shí)关串。此外拧廊，DFO和erastin可抑制多種腫瘤細(xì)胞的增殖监徘，影響多種鐵相關(guān)基因的表達(dá)。因此吧碾，針對(duì)鐵代謝的分子治療可能對(duì)癌癥的治療有幫助
五.參考文獻(xiàn)
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