研究背景与目的:肺癌是目前全世界癌症死亡的首要原因,其中肺腺癌(Lung adenocarcinoma,LUAD)是肺癌最常见的组织病理学亚型。细胞死亡与肿瘤的发生和进展有关,探索细胞死亡相关基因在肿瘤中发挥的作用可为寻找肿瘤治疗的作用靶点提供理论依据和新思路。铜死亡(Cuproptosis)被认为是一种新型的铜离子依赖性程序性细胞死亡方式,在调节肿瘤进展和免疫微环境中发挥重要的作用。然而,铜死亡相关基因(Cuproptosis-related genes,CRGs)是否与LUAD的发生发展和预后相关,以及对LUAD免疫微环境的影响仍是未知。因此,探索CRGs在LUAD发生发展及预后中的作用以及与免疫细胞浸润的相关性,可为LUAD患者的预后评估和免疫治疗寻找潜在的生物标志物并提供新的思路。方法:1.从癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)下载LUAD患者肿瘤组织和癌旁组织的RNA-seq和临床信息。从基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)Medical implications下载LUAD患者肿瘤组织和癌旁组织的RNA芯片数据。合并TCGA和GSE32863数据,比较CRGs在LUAD肿瘤组织与癌旁组织中的差异表达。使用STRING 数据库构建 CRGs 蛋白互作网络(Protein-Protein interaction network,PPI),导入Cytoscape软件筛选hub基因。在TCGA-LUAD队列中进行Kaplan-Meier(K-M)和单因素COX回归分析。根据TCGA-LUAD队列中CRGs的表达,将LUAD样本聚类为铜死亡基因相关亚组A和B。进一步对两分子亚组之间的差异基因进行生物学功能和通路富集,并比较两组之间免疫细胞浸润丰度的差异。2.在TCGA-LUAD队列中进行K-M和单因素COX回归分析,筛选出与总生存期最相关的脂酰转移酶1(Lipoyltransferase 1,LIPT1)。利用TCGA和GSE32863数据进一步分析LIPT1在LUAD肿瘤组织和癌旁组织的表达差异,并使用LUAD肿瘤和癌旁组织和细胞系分别进行实时定量聚合酶链反应(quantitative Real-time Polymerase Chain Reaction,qRT-PCR)实验验证。将TCGA-LUAD队列,分为LIPT1高表达和低表达两组。同时应用基因集变异分析(Gene set variation analysis,GSVA)、基因本体论(Gene Ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genesselleck and genomes,KEGG)等方法,对LIPT1基因高表达和低表达组间的差异基因进行生物学功能和通路富集分析。进一步根据LIPT1基因在RNA水平和蛋白水平的表达,分别将TCGA和临床队列的LUAD患者分为高表达和低表达组,研究LIPT1与LUAD患者临床病理因素的相关性以及预后价值。最后,评价LIPT1基因表达与LUAD免疫特征的关系和对免疫治疗疗效预测价值。结果:1.综合文献研究进展定义CRGs,共包含基因18个(NFE2L2,NLRP3,ATP7B,ATP7A,SLC31A1,FDX1,LIAS,LIPT1,DLD,DLAT,PDHA1,PDHB,MTF1,GLS,CDKN2A,DBT,GCSH,DLST)。根据 CRGs 在 TCGA 和 GSE32863 数据库的联合分析显示,有1 1个CRGs在LUAD肿瘤样本和癌旁样本间差异表达。通过筛选,共得到9个铜死亡相关hub基Taurine体内实验剂量因。K-M和单因素COX结果显示,在LUAD肿瘤中低表达的 NLRP3 和 LIPT1 与良好预后相关(P=0.027,HR=0.617;P=0.029,HR=0.735)。2.根据CRGs在TCGA-LUAD中的表达,TCGA-LUAD队列最终被分为铜死亡基因相关亚组A和B。生物学功能和通路富集分析结果显示,CRGs参与了肿瘤发生发展和免疫相关通路,并且免疫细胞的浸润丰度在亚组B中相较亚组A显著增多。3.K-M和单因素COX回归分析,结果显示LIPT1对LUAD患者预后的预测价值最显著。通过公共数据库、LUAD组织标本和细胞系实验,均验证了 LIPT1在LUAD肿瘤组织较癌旁组织显著低表达。生物学功能和通路富集结果显示,LIPT1的表达差异与多种肿瘤发生发展相关。分析LIPT1的表达与LUAD患者临床病理特征相关性结果显示,在LUAD临床样本中,LIPT1的表达与LUAD的肿瘤最大径相关,高表达组肿瘤直径较小。在TCGA-LUAD样本中,LIPT1的表达和T分期和临床分期相关,高表达组的LUAD患者T分期和临床分期早。TCGA-LUAD队列的生存分析显示,LIPT1高表达可作为LUAD的良好预后的分子指标(P<0.05)。同时,TCGA-LUAD队列肿瘤免疫特征分析显示,LIPT1的高表达组中CD8+T淋巴细胞浸润增加,免疫检查点相关基因细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4(Cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4,CTLA-4)表达升高,进一步在临床样本中使用免疫组织化学(Immunohistochemistry,IHC)实验验证了 CD8+T细胞在LIPT1高表达组中浸润增多。通过回顾性分析33例LUAD免疫治疗队列,结果显示出现部分缓解(Partial Response,PR)的患者LIPT1表达量最高,也提示是免疫治疗应答好的分子标志。同时,疾病控制率(Disease Control Rate,DCR)在LIPT1高表达和低表达分组之间的差异有统计意义(P<0.05),LIPT1表达越高,LUAD患者越能在免疫治疗中获益。结论:CRGs参与了 LUAD肿瘤的发生发展和免疫调节的过程。铜死亡相关基因LIPT1与LUAD的发生发展密切相关,在LUAD中表达显著降低。LIPT1高表达与肿瘤直径小、分期早和良好预后相关,同时LIPT1高表达与肿瘤免疫治疗敏感相关,因此LIPT1可作为预测LUAD患者预后的潜在生物标志物,并为患者免疫治疗提供新的研究思路。