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Molecular Cancer
肿瘤中普遍存在的嘌呤代谢紊乱及其对免疫微环境和抗癌治疗的启示

2025-10-17

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该研究通过大规模代谢组学和转录组分析,揭示了嘌呤代谢通路在多种癌症中高度保守的失调现象,并提出其在免疫调控和肿瘤治疗中的潜在靶向价值。结合多组学方法,研究还预测了多个可干预嘌呤代谢的候选药物,为泛癌代谢治疗和个性化免疫治疗提供新思路。

 

文献概述
本文《Purine metabolism: a pan-cancer metabolic dysregulation across circulation and tissues》,发表于Molecular Cancer杂志,回顾并总结了泛癌研究中血浆代谢组与组织转录组的整合分析,识别出33个与嘌呤代谢相关的核心基因,并探讨其在肿瘤免疫微环境中的作用机制及治疗潜力。

背景知识
癌症作为系统性疾病,其代谢重编程已成为新的研究热点。嘌呤代谢作为DNA/RNA合成的核心通路,其失调在肿瘤发展、免疫逃逸和耐药中扮演重要角色。尽管已有研究报道其在特定癌症中的作用,但跨癌种的系统性分析仍有限。本研究通过大规模血浆代谢组分析,结合TCGA和CPTAC数据库的基因表达数据,系统性挖掘泛癌相关的代谢标志物和调控网络,旨在为癌症早期诊断及靶向治疗提供新思路。

 

提供多种肿瘤药效评价模型,支持抗肿瘤药物的临床前研究,涵盖原位成瘤、免疫缺陷小鼠异种移植等服务,助力新型代谢-免疫靶向药物的研发。

 

研究方法与实验
研究纳入两个临床中心的大量癌症患者(共2561例,涵盖20种癌症)和健康对照(604例),采用GC-MS技术进行血浆代谢组分析,识别出三类泛癌代谢物(次黄嘌呤升高,半胱氨酸和丙酮酸下降)。进一步从TCGA获取17种癌症的转录组数据,结合CPTAC蛋白表达分析,筛选出33个与嘌呤代谢相关的核心基因。通过CIBERSORT和ESTIMATE等工具评估肿瘤免疫微环境的细胞浸润模式,结合SHAP算法构建高精度机器学习诊断模型,并预测可靶向嘌呤通路的小分子药物。

关键结论与观点

  • 次黄嘌呤在泛癌中显著升高,成为潜在泛癌诊断标志物。
  • 半胱氨酸和丙酮酸水平在多种癌症中下降,可能与氧化应激和能量代谢失衡有关。
  • 机器学习模型基于三类代谢物在两个临床中心均表现出高AUC(0.955-0.990),具有临床应用潜力。
  • 33个嘌呤代谢相关基因(如PAICS、ADA、RRM2)在癌症组织中显著失调,影响免疫细胞浸润和总体生存。
  • 次黄嘌呤水平与免疫细胞(如CD4+ T细胞、M0巨噬细胞)浸润呈显著正相关,提示其在免疫调节中的作用。
  • 多个药物(如azathioprine、ribavirin、caffeine)被预测可靶向嘌呤代谢通路,具有抗肿瘤和免疫调节潜力。

研究意义与展望
本研究首次系统性揭示泛癌中嘌呤代谢失调的普遍性及其与免疫微环境的交互网络,为开发靶向代谢-免疫轴的联合治疗策略提供理论基础。未来可结合基因编辑小鼠模型和类器官系统,验证关键基因在肿瘤免疫逃逸中的功能,并推动相关药物在临床中的转化应用。

 

构建基因敲除、敲入及人源化小鼠模型,支持肿瘤相关代谢基因功能验证,提供稳定细胞系与动物模型定制服务。

 

结语
该研究通过跨中心、跨癌种的多组学整合分析,系统性识别出泛癌代谢重编程的共同特征,特别是嘌呤代谢的广泛失调。次黄嘌呤、半胱氨酸和丙酮酸作为泛癌血浆标志物,具有早期诊断潜力。33个核心基因的表达模式与免疫细胞浸润和预后显著相关,提示其在肿瘤-免疫串扰中的关键角色。研究还预测了多个现有药物可靶向该通路,为临床转化和精准免疫代谢治疗提供新方向。

 

文献来源:
Mengjie Yu, Cheng Liu, Minmin Cao, Jiye Aa, and Wei Zhu. Purine metabolism: a pan-cancer metabolic dysregulation across circulation and tissues. Molecular Cancer.
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