DPP4在泛癌中的作用机制、免疫调控及前列腺癌临床与体外验证的整合性分析

时间:2026年3月12日
来源:Frontiers in Immunology

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本文通过转录组、基因组与免疫基因组学等多维策略,对二肽基肽酶4(DPP4)展开了泛癌分析,系统评估了其表达差异、ceRNA网络、免疫浸润、药物敏感性(IC50)与分子对接特征,并聚焦前列腺癌(PCa)进行单细胞测序、虚拟敲除、临床队列(n=97)与细胞实验(22Rv1、C4–2)验证,揭示了DPP4作为具有预后价值与免疫治疗潜力的多维度生物标志物。

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泛癌转录组与蛋白质组分析
研究首先在33种癌症类型中分析了DPP4的差异表达。结果显示,DPP4在BRCA、CESC、CHOL、COAD、KICH、LUSC、PCPG、READ和UCEC中表达下调,而在GBM、KIRC、KIRP、LIHC、LUAD、STAD和THCA中表达上调。为探究其调控机制,研究通过miRDB、miRcode、miRWalk和DIANA-microT数据库交叉筛选,确定了靶向DPP4的关键microRNA(miRNA),如hsa-miR-124和hsa-miR-26,并构建了DPP4-miRNA-lncRNA竞争性内源RNA(ceRNA)调控网络。在蛋白质层面,通过STRING数据库分析发现DPP4与FN1、CXCR4、CAV1、ITGB1、PTPRC、ADA、GCG、GIP、ACE2、PRCP等蛋白存在密切相互作用,并构建了蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络。
泛癌临床相关性分析
生存分析表明,DPP4表达与患者预后显著相关。例如,在肾透明细胞癌(KIRC)中,DPP4高表达与更好的总生存期(OS)、疾病特异性生存期(DSS)和无进展生存期(PFS)相关;在前列腺癌(PRAD)中,DPP4高表达与更好的无病生存期(DFS)和PFS相关。单因素Cox回归分析进一步将DPP4界定为多种癌症的独立预后因子。此外,DPP4表达与KIRC和TGCT的临床分期呈正相关,并与乳腺癌(BRCA)的分子亚型(如Luminal B型表达最低)显著相关。
泛癌基因变异分析
研究探讨了DPP4表达与肿瘤突变负荷(TMB)和微卫星不稳定性(MSI)的关系。DPP4表达与COAD、ESCA、KIRC等癌种的MSI呈正相关,而与DLBC、HNSC、LUSC、PRAD、SKCM、UCS等的MSI呈负相关。在TMB方面,DPP4表达与LAML、SARC、ESCA、KIRP、COAD、UCEC、GBM、LIHC、OV呈正相关,而与THYM、LUSC、CESC、PRAD、BRCA、LUAD呈负相关。这些关联提示DPP4可能与免疫治疗的响应存在潜在联系。
泛癌肿瘤微环境分析
利用ESTIMATE算法和CIBERSORT算法评估了DPP4表达与肿瘤微环境(TME)的关系。DPP4表达与多种癌症的免疫评分和基质评分呈正相关。免疫浸润分析显示,在PRAD中,DPP4表达与静息CD4记忆T细胞浸润正相关,与CD8 T细胞和调节性T细胞(Treg)浸润负相关。TIMER 2.0数据库分析进一步表明,DPP4表达在多数癌种中与癌症相关成纤维细胞(CAF)、巨噬细胞、内皮细胞和中性粒细胞浸润正相关。
泛癌功能富集分析
基因集富集分析(GSEA)揭示了DPP4高表达组富集的京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路,主要包括抗坏血酸和醛糖酸代谢、嗅觉转导、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化、卟啉和叶绿素代谢以及淀粉和蔗糖代谢等通路,这些通路在不同癌种中呈现上调和下调两种模式。
泛癌药物敏感性预测分析
基于CellMiner、癌症治疗反应门户(CTRP)和癌症药物敏感性基因组学(GDSC)数据库的分析表明,多数药物的敏感性(以IC50或Z分数衡量)与DPP4表达呈负相关。然而,部分药物如perifosine、adavosertib、dasatinib、saracatinib、cetuximab和crizotinib的敏感性与其呈正相关。分子对接预测了DPP4与dasatinib、midostaurin、saracatinib、selumetinib四种药物的结合模式和亲和力。随后的分子动力学模拟显示,这些药物-DPP4复合物结构稳定,结合模式可靠。
前列腺癌单细胞测序分析
整合多个单细胞RNA测序数据集,构建了包含386,664个高质量单细胞转录组的前列腺癌微环境图谱。DPP4表达具有高度细胞特异性,几乎仅局限于管腔上皮细胞。其表达水平与前列腺癌国际泌尿病理学会/WHO(ISUP)分级和临床T分期呈显著负相关,在低分级和早期阶段表达更高。细胞通讯分析揭示,DPP4阳性上皮细胞与肿瘤微环境中其他细胞类型,尤其是成纤维细胞,存在广泛的相互作用。
前列腺癌虚拟敲除分析
利用scTenifoldKnk框架对上皮细胞进行DPP4虚拟敲除(KO)分析,鉴定出一组受DPP4缺失显著扰动的基因。对扰动基因的功能富集分析发现,它们显著富集于剪接体三小核核糖核蛋白复合体、U2型前催化剪接体和甲基体组装等通路,提示DPP4可能通过调控RNA剪接等过程影响前列腺癌进展。
前列腺癌TIDE分析
肿瘤免疫功能障碍和排斥(TIDE)数据库分析显示,在前列腺癌中,较高的DPP4表达与更高的免疫检查点阻断疗法响应率、较低的细胞毒性T淋巴细胞(CTL)浸润、更低的TIDE评分以及更低的肿瘤T细胞功能障碍和排斥潜能相关,表明DPP4高表达可能预示着更好的免疫治疗响应。
前列腺癌临床验证队列分析
一项包含97例前列腺癌患者的回顾性临床队列验证了上述发现。免疫组化结果显示,DPP4在癌组织中的表达显著低于癌旁正常组织。卡方检验表明DPP4表达与WHO/ISUP分级显著相关。虽然Kaplan-Meier生存曲线中DPP4高表达与总生存期(OS)和无进展生存期(PFS)的相关性未达统计学显著性,但呈现保护趋势。多因素Cox回归分析证实,高DPP4表达是前列腺癌患者OS的独立保护因素。
前列腺癌细胞实验验证
体外实验采用22Rv1和C4–2前列腺癌细胞系。用达沙替尼(dasatinib)或米哚妥林(midostaurin)在IC50浓度处理细胞24小时后,通过qPCR检测DPP4的mRNA表达。结果显示,达沙替尼处理显著上调了C4–2细胞中DPP4的表达,而米哚妥林处理则显著下调了22Rv1和C4–2细胞中DPP4的表达,这为DPP4表达受特定药物调控提供了直接实验证据。
综上所述,该整合性研究确立了DPP4作为一个在多种癌症中表达失调、与患者预后、免疫微环境、治疗反应密切相关的多维度生物标志物。特别是在前列腺癌中,DPP4表达下调与不良临床病理特征相关,其高表达预示着更好的生存结局和潜在的免疫治疗益处,并通过临床队列和体外实验获得了有力验证。

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