大家好！今天给大家介绍一篇2022年3月发表在Cancer Cell International（IF:5.722）上的一篇文章。本研究，作者对LMNB1在癌症中的作用进行全面分析，最终确定LMNB1可以作为癌症中CD4+ Th2细胞浸润和DNA同源重复修复的生物标志物。

Pan-cancer analysis identifies LMNB1 as a target to redress Th1/Th2 imbalance and enhance PARP inhibitor response in human cancers

泛癌分析鉴定到LMNB1是纠正癌症中Th1/Th2失衡和增强PARP抑制剂反应的靶点

摘要

背景：已有研究表明LMNB1参与多种癌症的发展，目前还没有研究LMNB1在泛癌中的潜在作用。

方法：使用TIMER2,GEPIA2,UALCAN和Sangerbox等软件分析LMNB1在TCGA数据集的表达水平和潜在致癌作用。使用通路富集分析研究LMNB1在肿瘤发生和肿瘤进展中的可能机制。此外，研究敲除LMNB1联合PARP抑制剂对肿瘤的治疗作用。

结果：LMNB1在大多数肿瘤组织中上调表达，LMNB1高表达与患者总生存期和无病生存期较差有关。LMNB1表达水平与CD4+ Th2细胞浸润水平和DNA同源重组修复基因表达水平正相关。

结论：LMNB1是癌症中CD4+ Th2细胞浸润和DNA同源重复修复的生物标志物。阻断LMNB1结合PARP抑制剂治疗可以作为一种有价值的治疗策略。

流程图

结果

1. LMNB1在多种癌症组织中上调表达并使用肾透明细胞癌组织进行验证

使用HPA网站研究LMNB1在不同组织和细胞类型中的表达水平和分布。LMNB1在大多数组织中广泛表达，在淋巴组织如胸腺，阑尾和淋巴结等中高表达。对人类组织和血细胞的scRNA-seq数据分析，LMNB1在粒细胞，单核细胞和绒毛外滋养细胞中高表达而在血细胞中低表达。

使用TIMER2.0研究LMNB1在33种癌症的肿瘤组织和正常组织中的表达水平，LMNB1在19种肿瘤组织中高表达，包括BLCA,BRCA,CESC, CHOL,COAD,ESCA, GBM,HNSC, KIRC,KIRP, LIHC,LUAD,LUSC,PCPG,PRAD,READ,STAD,THCA和UCEC（图1A）。然而在KICH组织中LMNB1下调表达。此外，LMNB1在SKCM转移组织中的表达水平高于原发组织。使用UALCAN分析laminB1在不同癌症类型中的蛋白水平。lamin B1的蛋白水平在6种癌症组织中高表达，包括BRCA,COAD,KIRC,LUAD,OV和UCEC（图1B）。使用GEPIA2研究LMNB1表达水平与癌症患者病理分期的关系。结果表明，在ACC,KIRC,LUAD,TGCT中随病理分期增加LMNB1表达水平增加，在OV中随病理分期增加LMNB1表达水平降低（图1C）。

图1癌症中LMNB1的mRNA和蛋白表达水平

由于TCGA和CPTAC数据集分析表明在KIRC和LUAD肿瘤组织中LMNB1的mRNA和蛋白水平上调表达，且随着病理分期增加表达水平逐渐增加。作者使用KIRC组织验证LMNB1的表达水平。首先，对25例KIRC肿瘤组织和对应正常组织进行qRT-PCR验证LMNB1的mRNA表达水平。结果表明，有21例肿瘤组织的LMNB1表达水平较高（图2A和2B）。western blotting和IHC染色表明lamin B1蛋白水平高于正常组织（图2C-2F）。IHC染色表明，T分期越高lamin B1表达水平越高（图2F和2G）。Fuhrman分期越高的lamin B1表达水平越高（图2H）。此外，作者使用免疫组化染色研究130例KIRC患者样本病理特征和lamin B1表达水平的相关性。结果表明，lamin B1高表达与男性，T分期，远处转移，Fuhrman分期和微血管浸润正相关（表1）。以上结果表明，LMNB1高表达与肿瘤发生和发展有关。

图2验证LMNB1在KIRC样本中的表达水平

表1 lamin B1表达水平与临床病理特征的相关性

2. LMNB1上调表达与癌症患者生存较差有关

使用GEPIA2研究LMNB1表达水平与癌症患者OS和DFS的相关性。结果表明，LMNB1高表达与ACC,LGG,PAAD,KIRP,LIHC,MESO和SARC等癌症的OS较差有关而与LUAD和THYM的OS较好有关（图3A）。LMNB1高表达与ACC,KIRP,LIHC,PRAD, UVM,ESCA,LGG,PAAD和SARC等癌症的DFS较差有关而与其他癌症的DFS无关（图3B）。

图3 LMNB1表达水平与癌症患者预后的相关性

3. LMNB1是CD4+ Th2细胞浸润的标志物

已有研究表明，肿瘤微环境（TME）中免疫细胞浸润在肿瘤发生发展中发挥重要作用。KIRC中LMNB1表达水平与淋巴细胞浸润水平正相关，与静息肥大细胞，静息NK细胞和活化NK细胞负相关。接下来，作者研究在多种癌症中LMNB1表达水平与免疫细胞浸润水平的相关性。Sangerbox分析表明，在ACC,KIRP,KIRC,LIHC,LGG,PRAD,THCA和UVM中LMNB1高表达与活化CD4+ T细胞和Th2细胞显著相关（图4A）。使用EPIC,TIMER,QUANTISEQ,XCELL,CIBERSORT和CIBERSORT-ABS研究CD4+ T细胞亚型浸润水平与LMNB1表达水平的相关性。XCELL结果表明除了UCS外的TCGA癌症中LMNB1高表达与CD4+ Th2免疫细胞浸润水平正相关（图4B）。此外，在大多数癌症类型中CD4+记忆T细胞和CD4+效应记忆T细胞的浸润水平与LMNB1高表达负相关（图4B）。图4C为校正后的Spearman系数排名前10位的癌症类型的散点图（图4C）。由于CD4+ Th2细胞和Th2细胞因子如白介素- 4（IL-4）,IL-5,IL-6,IL10和IL13与免疫抑制患者和促肿瘤作用有关。作者认为LMNB1是免疫抑制微环境的生物标志物。

图4 LMNB1表达水平和免疫浸润的相关性

4. LMNB1在肿瘤发生中参与细胞循环和核分裂等通路

为进一步阐明LMNB1在肿瘤发生发展中的分子机制，作者筛选LMNB1相关基因进行通路富集分析。使用GEPIA2获取TCGA癌症类型中与LMNB1表达水平相似的100个基因，其中最相关的6个基因为TMPO,KIF11,NUSAP1,KIF15,MCM6和PLK4（图5A）。使用STRING获取与lamin B1互作的50个基因（图5B）。韦恩图表明两个基因集的交集有2个基因分别为TMPO和ZWINT（图5C）。对这两个基因集进行GO和KEGG富集分析，细胞循环和DNA富集通路显著富集（图5D），核分裂，有丝分裂和染色体分裂等功能显著富集（图5E和5F）。

图5 LMNB1和LMNB1相关基因的功能研究

5. LMNB1参与DNA同源重组修复并有助于PARPi抵抗

此外，作者发现编码lamin B1绑定蛋白和与LMNB1表达模式类似的基因与DNA同源重组修复（HRR）有关，如BRCA1, CHEK1,RAD51,RAD54L和BROP1（图5F）。为研究LMNB1在DNA HRR中的作用，作者使用GEPIA2研究LMNB1和15个HRR相关基因（PROfound）的相关性。结果表明在大多数癌症类型中LMNB1表达水平与PROfound基因的表达水平正相关（图6A）。使用TIMER2.0研究LMNB1表达水平与每个PROfound基因的相关性（图6B）。PROfound试验表明，具有至少一个PROfound基因改变的转移性前列腺癌患者受益于奥拉帕尼治疗。由于LMNB1与PROfound密切相关，作者认为LMNB1可能会影响奥拉帕尼的治疗效果。对TCGA-PRAD数据集进行分析，LMNB1与PROfound相关性较强（图6C）。作者对CRPC细胞系PC3中过表达LMNB1，qRT-PCR分析表明LMNB1过表达会增加BRCA1,BRCA2,CHEK1,CHEK2和ATM的表达（图6D）。对81例前列腺癌组织进行IHC染色，PRAD组织中lamin B1和BRCA1高表达（图6E）。lamin B1与BRCA1正相关（图6F）。相关性分析表明，LMNB1与BRCA1表达水平相关性较高（图6G）。

图6 LMNB1表达水平与DNA同源重组修复的相关性

为研究LMNB1对PARPi治疗的影响，作者对PRAD细胞系22Rv1敲除LMNB1并进行qRT-PCR（图7A）。细胞活力检测表明，敲除LMNB1的22Rv1细胞的奥拉帕尼的IC50显著降低（图7B）。Western blotting表明，在奥拉帕尼的作用下，敲除LMNB1会导致以PARP和caspase3裂解为特征的严重细胞凋亡（图7C）。GSEA分析表明DNA修复，同源重组，错配修复，和双链断裂修复与LMNB1高表达正相关（图7D和7E）。以上结果表明，LMNB1在DNA修复和PARPi治疗中发挥重要作用。

图7敲除LMNB1会促进PARPi的抗肿瘤效果

结论

总的来说，作者对LMNB1在人类癌症中的作用进行了全面分析。过表达LMNB1与癌症患者预后较差有关，过表达LMNB1与CD4+ Th2细胞浸润较高有关。此外，LMNB1与HRR基因有关，可以作为一个潜在靶点来增强PARPi在癌症中的抗肿瘤作用。本研究的亮点在于作者以单基因LMNB1为主全面研究了其在人类癌症中的作用并进行了实验验证。然而，还需要大量的额外数据验证LMNB1的作用。

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