摘要目的 探索帕金森病家族基因的遗传特征,构建帕金森家族基因特征模型,以指导皮肤黑色素瘤(cutaneous melanoma,CMM)患者的预后和治疗.方法 ①通过分析TCGA和GTEx数据库,比较帕金森病相关家族基因在黑色素瘤组织和正常组织中的表达差异,通过GEPIA2数据库分析相关基因在不同TNM分期和Clark分级中的表达差异.②基于TCGA数据库,利用预后森林图、LASSO回归模型和风险因素分析,建立包含7个关键基因的特征模型.对该模型进行内部和外部验证,并对模型基因进行GO富集和KEGG通路富集分析.③基于TIMER数据库,分析预后模型中基因突变对肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)免疫细胞浸润的影响,利用ssGSEA热图分析高风险组与低风险组间免疫细胞亚群的差异.通过PD-1免疫检查点抑制剂治疗反应分析、外部数据集验证以及不同药物的半数抑制浓度(IC50)值,研究高风险组与低风险组在药物治疗效果上可能存在的差异.④体外培养PIG1(正常人黑色素细胞系)和A375(人黑色素瘤细胞系)细胞,通过Western Blot 和RT-qPCR检测该预后模型中基因在黑色素细胞和人黑色素瘤细胞中的蛋白表达及mRNA相对表达差异.结果 ①分析TCGA和GTEx数据库发现,除PARK14(PLA2G6)外,所有帕金森病家族基因在黑色素瘤组织和正常组织中的表达均存在显著差异.分析HPA数据库发现,与正常组织相比,帕金森家族基因在黑色素瘤样本中蛋白表达发生上调或下调.在GEPIA2数据库分析帕金森家族基因在不同TNM分期及Clark分级的表达,均发现部分基因表达存在差异.②基于TCGA数据库选择COX回归分析发现其中13个基因表达水平可预测黑色素瘤患者总生存期,对该数据 LASSO回归分析构建包含7个帕金森家族基因(LRRK2、UCHL1、SNCA、VPS13C、SPR、EIF4G1、FBXO7)的黑色素瘤预后模型.采用风险因子列联图计算所有患者预后风险评分,将患者分为高、低风险组(中位数=-0.145),结果显示高风险组生存率显著较差,而风险评分越低,生存时间越长.随后对该模型在TCGA队列中进行内部验证:3年和5年的列线图校准曲线显示,黑色素瘤患者预后的预测曲线与实际曲线非常接近.在GEO队列中进行外部验证:在GEO数据库中选择3个包含完整临床数据和基因表达矩阵的数据集(GSE19234、GSE22153 和GSE53118),基于预后模型的风险评分在ROC曲线上的敏感性和特异性优于TNM分期.GO富集和KEGG通路富集发现7个基因主要富集在肿瘤发生和肿瘤免疫的通路中,如磷酸化、程序性细胞死亡、细胞周期等,这表明预后模型与肿瘤发生和免疫相关.③GSVA评分发现,这7个基因在与肿瘤发生和抗肿瘤免疫相关的通路中富集,能抑制肿瘤生长的CD8+T细胞、细胞毒性细胞、Th1细胞则在低风险组中浸润更多.同时,低风险组患者肿瘤细胞对尼洛替尼(nilotinib)、BIBW2992、博来霉素(bleomycin)、硼替佐米(bortezomib)、达沙替尼(dasatinib)和MK-2206的IC50值较低(P<0.05).④通过RT-qPCR和Western blot分析,以在转录和翻译水平上验证A375(人恶性黑色素瘤细胞系)和PIG1细胞(正常皮肤黑色素细胞系)中这七个基因的相对表达差异.实验结果显示,LRRK2和UCHL1基因在A375细胞和PIG1细胞中几乎不表达,同时,与正常黑色素细胞相比,黑色素瘤细胞中S N C A、V P S 13 C、S P R、E I F 4 G1和FBXO7基因的mRNA表达显著上调(P<0.05);SPR、eIF4G1和FBXO7的蛋白表达显著上调(P<0.05).结论 本研究建立的七基因特征预后模型能够有效评估CMM患者预后及其药物治疗疗效.