右美托咪定与地佐辛靶点NR1H3和ADRB1：乳腺癌潜在预后生物标志物的发现与免疫微环境调控机制研究

《Hormones & Cancer》：Dexmedetomidine and dezocine targets (NR1H3 and ADRB1) are potential prognostic biomarkers for breast cancer

　　本研究聚焦乳腺癌（BRCA）手术麻醉药物对肿瘤预后的影响，通过孟德尔随机化（MR）分析与生物信息学方法，首次系统鉴定了右美托咪定（Dexmedetomidine）与地佐辛（Dezocine）的关键靶点NR1H3和ADRB1作为BRCA独立预后生物标志物。研究人员构建并验证了基于这两个靶点的预后风险模型，发现其高表达与患者较长总生存期（OS）显著相关，且与CD56bright自然杀伤细胞、CD56dim自然杀伤细胞等免疫细胞浸润水平及PD-1/PD-L1等免疫检查点分子密切相关。该研究为揭示麻醉药物影响肿瘤免疫微环境提供了新证据，对BRCA个体化麻醉方案选择具有重要临床意义。

　　

乳腺癌（Breast Cancer, BRCA）是全球女性中最常见的恶性肿瘤，也是导致女性癌症死亡的第五大原因。在中国，乳腺癌的发病率和死亡率呈逐年上升趋势，病例数约占全球的20%，对女性生命健康构成了严重威胁。目前，手术切除仍是乳腺癌治疗的基石。然而，一个长期困扰外科医生和肿瘤学家的问题是：用于手术的麻醉药物，是否会对肿瘤的生物学行为及患者的长期预后产生影响？临床实践表明，吸入性麻醉药如异氟烷和七氟烷可能抑制自然杀伤（NK）细胞和T淋巴细胞介导的免疫力，从而增加乳腺癌转移的风险。那么，临床上常用于乳腺癌手术麻醉的右美托咪定和地佐辛（Dexmedetomidine and Dezocine, DD）组合，其作用机制为何？它们是否通过特定的分子靶点影响乳腺癌的进展和预后？这些问题亟待解答。

为了回答这些问题，由张少春、袁芳和柯静组成的研究团队开展了一项深入的研究，其成果发表在学术期刊《Discover Oncology》上。研究人员假设，DD这两种麻醉药物通过作用于特定的分子靶点，参与了乳腺癌的发生发展过程，而这些靶点可能成为预测患者预后的重要生物标志物。

为了验证这一假设，研究人员开展了一项多步骤的生物信息学分析。首先，他们从PubChem和PharmMapper平台获取了DD的潜在作用靶点。同时，利用基因表达综合数据库（GEO）中的GSE42568数据集，识别了乳腺癌组织与正常组织之间的差异表达基因（DEGs）。通过取交集，他们筛选出28个与乳腺癌相关的DD候选靶点。

接下来，研究的关键一步是运用孟德尔随机化（Mendelian Randomization, MR）分析方法来推断这些候选靶点与乳腺癌之间的因果关系。MR是一种利用基因变异作为工具变量来评估暴露因素（此处为靶点表达）与结局（此处为乳腺癌）因果关系的强大工具，能有效避免传统观察性研究中的混杂偏倚。分析结果显示，在28个候选靶点中，有4个靶点（NR1H3, ADRB1, TLR4, EPHX1）与乳腺癌存在显著的因果关联。其中，NR1H3、ADRB1和TLR4的遗传变异与降低的乳腺癌风险相关，而EPHX1的遗传变异则与增加的乳腺癌风险相关。这一发现首次从遗传学角度揭示了DD特定靶点与乳腺癌易感性的内在联系。

研究的核心目标是评估这些靶点对乳腺癌患者预后的预测价值。基于癌症基因组图谱（TCGA）的BRCA数据，研究人员通过单变量Cox回归和Lasso Cox回归分析，进一步从上述4个因果关联靶点中筛选出与患者总生存期（OS）显著相关的预后生物标志物。最终，NR1H3和ADRB1被确定为关键的预后指标。利用这两个基因的表达水平，研究团队成功构建了一个预后风险模型。风险评分计算公式为：风险评分 = (NR1H3表达量 × -0.3703934) + (ADRB1表达量 × -0.4123436)。根据风险评分的中位数，患者被分为高风险组和低风险组。

分析结果显示，低风险组患者的OS显著长于高风险组患者。 Kaplan-Meier（K-M）生存曲线清晰地展示了这种生存差异。受试者工作特征（ROC）曲线分析表明，该模型在TCGA队列中预测5年OS的曲线下面积（AUC）为0.626，在外部验证数据集GSE42568中的AUC为0.607，显示模型具有一定的预后判别能力。此外，通过GEPIA数据库进行的独立生存分析证实，NR1H3和ADRB1高表达的乳腺癌患者确实拥有更长的OS，进一步验证了这两个基因作为保护性基因的角色。

为了评估风险评分的独立预后价值，研究人员将风险评分与年龄、肿瘤分期（TNM分期）等临床病理特征一同纳入单变量和多变量Cox回归分析。结果证实，风险评分是乳腺癌患者OS的独立预测因素。基于此，研究团队构建了一个列线图（Nomogram），将风险评分和临床分期整合在一起，用于直观地预测患者1年、3年和5年的生存概率。校准曲线和决策曲线分析（DCA）表明该列线图具有良好的预测准确性和临床实用性。

鉴于既往研究提示DD组合可影响免疫功能，本研究深入探讨了预后模型与肿瘤免疫微环境（Tumor Immune Microenvironment, TIME）之间的关系。通过单样本基因集富集分析（ssGSEA）算法，研究人员量化了28种免疫细胞在高、低风险组中的浸润水平。发现高风险组患者表现出CD56^bright NK细胞、CD56^dim NK细胞、嗜酸性粒细胞和浆细胞样树突状细胞浸润水平的增加。相反，低风险组则显示出活化B细胞和未成熟B细胞更显著的浸润。相关性分析进一步揭示，NR1H3和ADRB1的表达与多种免疫细胞，包括CD56^bright NK细胞、CD56^dim NK细胞和活化CD8⁺ T细胞等存在显著关联。

尤为重要的是，研究还分析了预后生物标志物与免疫检查点分子的关系。结果显示，NR1H3与多个关键的免疫检查点基因，包括TIGIT、PDCD1（PD-1）、CD274（PD-L1）、CTLA4、LAG3和HAVCR2（TIM-3）的表达呈高度正相关（|相关系数|≥0.3, P<0.05）。这表明NR1H3可能通过调节免疫检查点的表达，在肿瘤免疫逃逸中扮演重要角色，而ADRB1与这些检查点的相关性相对较弱。

最后，研究人员通过人类蛋白质图谱（HPA）数据库的免疫组织化学（IHC）图像和Transcripts Per Million（TPM）值验证了NR1H3和ADRB1的蛋白和mRNA表达水平。结果一致表明，与乳腺癌组织相比，NR1H3和ADRB1在正常乳腺组织中的表达水平显著更高。这一发现与GSE42568和TCGA-BRCA数据集中的转录组数据结果相吻合，进一步支持了NR1H3和ADRB1在乳腺癌中可能起肿瘤抑制作用的观点。

主要技术方法概述

本研究主要运用了以下关键技术：1. 从公共数据库（GEO, TCGA, GWAS, HPA, PubChem, PharmMapper）获取BRCA基因表达谱、单核苷酸多态性（SNP）数据、临床信息及药物靶点数据。2. 采用孟德尔随机化（MR）分析（包括逆方差加权IVW等多种算法）鉴定DD靶点与BRCA的因果关联。3. 运用单变量Cox回归和Lasso Cox回归分析筛选预后相关基因并构建风险模型。4. 使用ssGSEA算法评估肿瘤免疫细胞浸润水平。5. 通过Spearman相关性分析探讨基因表达与免疫细胞/检查点的关系。6. 利用外部数据集（GSE42568）和在线工具（GEPIA）进行模型验证和生存分析。

研究结果

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  DD靶点与BRCA的因果关联识别：通过MR分析，发现NR1H3、ADRB1、TLR4和EPHX1四个DD靶点与BRCA存在遗传学上的因果关联。
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  预后生物标志物的筛选与模型构建：基于TCGA-BRCA数据，确定NR1H3和ADRB1为与患者OS显著相关的独立预后生物标志物，并成功构建预后风险模型。
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  预后模型的验证：K-M生存分析和ROC曲线证实模型能有效区分患者预后，外部数据集验证了模型的稳健性。NR1H3和ADRB1高表达预示更好的OS。
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  风险评分的独立预后价值：多因素Cox回归分析证明风险评分是独立于TNM分期等临床因素的预后指标。据此构建的列线图能有效预测患者生存概率。
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  免疫微环境特征分析：高风险组与低风险组在多种免疫细胞浸润模式上存在显著差异，且预后生物标志物与特定免疫细胞亚群及免疫检查点分子表达密切相关。
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  生物标志物表达验证：HPA数据库证实NR1H3和ADRB1在正常乳腺组织中的表达高于BRCA组织，与生物信息学分析结果一致。

结论与讨论

本研究通过整合多组学数据与MR因果推断方法，首次系统性地揭示了麻醉药物右美托咪定和地佐辛的靶点NR1H3和ADRB1作为乳腺癌新型预后生物标志物的潜力。NR1H3（肝脏X受体α）是核受体家族重要成员，参与巨噬功能调控和脂质代谢，既往研究提示其可能作为抑癌基因发挥作用。ADRB1（β₁-肾上腺素能受体）属于G蛋白偶联受体超家族，可能通过调节肿瘤微环境中的免疫细胞浸润影响肿瘤生长。

研究结果表明，NR1H3和ADRB1的高表达与乳腺癌患者更好的生存预后相关，它们可能通过调节肿瘤免疫微环境，特别是影响NK细胞、CD8⁺ T细胞等关键免疫细胞亚群的浸润以及PD-1/PD-L1等重要免疫检查点分子的表达，从而抑制肿瘤进展。这为理解麻醉药物如何通过特定分子靶点影响肿瘤生物学行为及抗肿瘤免疫提供了新的视角和实验依据。

当然，本研究也存在一些局限性。例如，MR分析基于GWAS汇总数据，虽经多种方法验证，但仍不能完全排除潜在的多效性影响。研究结论主要来源于生物信息学分析，需要后续的生物学实验（如细胞模型、动物模型）进一步验证NR1H3和ADRB1在乳腺癌中的具体功能机制。此外，公共数据库的样本存在种族地域局限性，需要在更多样化的临床队列中进行验证。

尽管如此，该研究的发现具有重要的潜在临床意义。它不仅为乳腺癌预后预测提供了新的生物标志物组合，更重要的是，提示了在乳腺癌手术中，针对特定分子背景选择麻醉方案（如倾向于使用对NR1H3和ADRB1有积极影响的药物）可能有助于改善患者长期预后。这为肿瘤外科麻醉的精准化、个体化发展提供了有价值的科学线索，未来有望通过更大规模的临床研究加以证实和转化。