eQTL+孟德尔随机化双剑合璧！14个间皮瘤关键基因锁定，免疫浸润机制深度解析

间皮瘤是一种罕见的癌症，起源于胸膜和腹膜，其发病率因接触石棉而上升。患者通常在晚期才被诊断出来，导致生存率低。因此，识别分子标记以进行早期发现和诊断至关重要。

1、GEO数据

2、GWAS数据

从GEO数据库下载了三个间皮瘤数据集用于差异基因表达分析。基于表达数量性状位点（eQTL）数据，使用来自FINNGEN数据库的间皮瘤全基因组关联研究（GWAS）数据进行孟德尔随机化（MR）分析，并确定工具变量（IV）。MR鉴定的风险基因与差异表达基因的交叉基因被确定为间皮瘤的关键共表达基因。通过功能富集分析，包括基因本体论（GO）、京都基因与基因组百科全书（KEGG）和基因集富集分析（GSEA）以及免疫细胞相关性分析，阐明关键基因在间皮瘤中的作用。此外，在独立的GEO数据集和TCGA数据集中验证了间皮瘤关键基因的差异表达。这项结合多个数据库和分析方法的综合研究建立了一个用于识别间皮瘤风险基因的稳健模型。

间皮瘤训练集的差异基因表达分析共鉴定出1608个DEG，包括791个上调基因和817个下调基因（图2C、D）。

共鉴定出182个与间皮瘤相关的基因，其中包括90个高危基因和92个低危基因。通过将MR分析中鉴定出的高危和低危基因分别与上调和下调的DEG相交，得到14个关键的共表达基因：MPZL1、SOAT1、TACC3、CYBRD1的表达水平与间皮瘤呈正相关；TGFBR3、NDRG2、EPAS1、CPA3、MNDA、PRKCD、MTUS1、ALOX15、LRRN3和ITGAM与间皮瘤呈负相关。

使用MR-Egger回归和Cochran检验对14个关键间皮瘤基因进行了敏感性分析。结果表明没有异质性或多效性（表2）。漏斗图分析表明，没有单个SNP影响结果。留一分析进一步证实了没有水平多效性（图5）。此外，本研究利用验证集GSE51024数据集和TCGA数据库检查了间皮瘤中14个关键基因表达的变化，研究结果表明间皮瘤中这些关键基因的表达水平存在明显差异，从而验证了它们的差异表达（图6）。

对已鉴定的关键基因进行GO分析，结果显示其在吞噬作用、超氧化物阴离子生成、超氧化物代谢和中性粒细胞活化等多种生物学过程中显著富集。此外，这些基因在初级溶酶体、嗜天青颗粒腔和胞质囊泡等细胞成分中也表现出富集。此外，还发现它们在含硫化合物结合、酰胺结合和丝氨酸/苏氨酸激酶活性等分子功能方面富集（图7A）。对关键基因进行KEGG分析，发现它们在铁死亡、类固醇生物合成、胆固醇代谢和肾素-血管紧张素系统等通路中富集（图7B）。

为探讨间皮瘤高、低表达组关键基因的富集差异，对关键基因进行了基因集富集分析。GSEA结果显示，高表达组抗原加工与呈递信号通路富集程度最高，其次是细胞因子-细胞因子受体相互作用和蛋白酶体信号通路显著富集（图8）。低表达组关键基因在细胞周期信号通路中富集程度最高，其次是蛋白酶体、剪接体和DNA复制信号通路（图9）。这些发现提示关键基因表达水平的改变可能在蛋白质合成代谢、蛋白质相互作用，乃至细胞周期水平上对间皮瘤的发生发展产生影响。

使用CIBERSORT算法测量间皮瘤与正常间皮组织中免疫细胞浸润的差异，获得了间皮瘤的免疫细胞浸润谱。与对照组相比，间皮瘤中CD4+幼稚T细胞和M1巨噬细胞的比例显著升高，提示其对疾病的潜在影响（图10A、B）。此外，为了探讨关键基因的免疫学特性，作者对关键基因与免疫浸润细胞进行了相关性分析（图10C）。结果表明，关键基因与各种免疫浸润细胞均存在相关性。M1巨噬细胞与SOAT1、MNDA和ITGAM的表达水平呈显著正相关，与ALOX15和LRRN3的表达水平呈显著负相关。中性粒细胞与MPZL1、CYBRD1、NDRG2和MNDA的表达水平呈正相关，与TACC3、TGFBR3和LRRN3的表达水平呈负相关。γδT细胞的浸润水平与M1巨噬细胞的浸润水平呈显著正相关，而滤泡辅助T细胞的浸润水平与CD4记忆性T细胞静息浸润水平呈显著负相关。上述研究发现，间皮瘤中存在一些关键基因与免疫细胞相互作用。其中，MNDA、TACC3和CYBRD1基因与多种免疫细胞的浸润显著相关。

这项整合的eQTL和孟德尔随机化分析提供了14个关键共表达基因与间皮瘤在遗传学上存在因果关系的证据。这些疾病关键基因与间皮瘤相关的生物学过程和浸润免疫细胞相关。此外，研究为进一步研究间皮瘤的发病机制及其潜在的临床应用奠定了理论基础。