多組學分析MZT2A在皮膚黑色素瘤中的作用

[摘要] 目的 基于多組學數據挖掘探究與評估有絲分裂紡錘體組織蛋白2A（mitotic spindle organizing protein 2A，MZT2A）與皮膚黑色素瘤（skin cutaneous melanoma，SKCM）的生存預后及免疫治療反應之間的關聯。方法 通過癌癥基因組數據圖譜、整合基因型組織表達、人類蛋白質圖譜、SUMMER數據庫，分析MZT2A在SKCM中的表達差異及生存預后。利用David2分析MZT2A生物學功能分析及相關富集通路。利用腫瘤免疫估計資源、腫瘤微環境單細胞數據庫、腫瘤免疫系統互作、癌癥圖像檔案和腫瘤免疫功能障礙及排除數據庫分析和比較高低MZT2A基因表達組間免疫浸潤細胞情況、免疫治療反應及免疫逃逸能力的差異。結果 MZT2A基因在多種癌癥中表達升高，尤其在SKCM中表達顯著升高。高表達MZT2A的SKCM患者總體生存率降低。MZT2A表達量與SKCM樣本中的CD8+T細胞、CD4+T細胞、巨噬細胞、中性粒細胞和樹突狀細胞的浸潤程度均呈負相關。此外，MZT2A表達量越高，SKCM對于免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint inhibitors，ICI）的治療反應可能越差。結論 MTZ2A基因的高表達與SKCM的不良預后相關，有望成為SKCM的生存預測靶標。高表達MTZ2A的SKCM患者對ICI治療反應較差，以上對預測SKCM的生存預后、指導免疫靶向治療提供理論依據。

[關鍵詞] 皮膚黑色素瘤；有絲分裂紡錘體組織蛋白2A；預后；多組學；免疫治療

[中圖分類號] R739.5" " " [文獻標識碼] A" " " [DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2025.06.003

The role of MZT2A in skin cutaneous melanoma based on multiomics data

XU Ziqian1， LIN Bingjiang1， QIU Xie2， HUANG Hua3， XU Suling1， LU Lingyi1

1.Department of Dermatology， the First Affiliated Hospital of Ningbo University， Ningbo 315010， Zhejiang， China; 2.Department of Dermatology， Ningbo Medical Center Lihuili Hospital， Ningbo 315048， Zhejiang， China; 3.Department of Rheumatology and Immunology， the First Affiliated Hospital of Ningbo University， Ningbo 315010， Zhejiang， China

[Abstract] Objective To explore and evaluate the association between mitotic spindle organizing protein 2A （MZT2A） and survival prognosis and immunotherapy response of skin cutaneous melanoma （SKCM）， based on multiomics data mining. Methods The expression difference and survival prognosis of MZT2A in SKCM were analyzed by the Cancer Genome Atlas database， Genotype-tissue Expression Data， Human Protein Atlas， SUMMER database. The biological function of MZT2A and related enriched pathways were analyzed by David2. The differences of immune infiltrating cells， immune therapy response and immune escape ability between high- and low- MZT2A groups were analyzed and compared by using Tumor Immune Estimation Resource， Tumor Immune Single-cell Hub， Tumor-immune System Interactions database， the Cancer Imaging Archive and Tumor Immune Dysfunction and Exclusion databases. Results The expression of MZT2A gene elevated in a variety of cancers， especially in SKCM. SKCM samples with high expression of MZT2A had a poor overall survival. The expression of MZT2A was negatively correlated with the infiltration of CD8+T cells， CD4+T cells， macrophages， neutrophils and dendritic cells in SKCM tissues. In addition， the higher the expression of MZT2A， the therapeutic response of SKCM were worse to immune checkpoint inhibitors （ICI）. Conclusion MZT2A is a novel survival prediction target of SKCM. SKCM patients with high expression of MZT2A have poor response to ICI treatment， which provides a theoretical basis for predicting the survival prognosis and guiding immune targeted therapy of SKCM.

[Key words] Skin cutaneous melanoma; Mitotic spindle organizing protein 2A; Prognosis; Multiomics; Immunotherapy

皮膚黑色素瘤（skin cutaneous melanoma，SKCM）是起源于黑色素細胞的惡性腫瘤，具有高度惡性、高死亡率及高異質性的特點[1]。盡管SKCM整體發病率較低，但死亡率高達75%，是皮膚腫瘤中死亡率最高的惡性腫瘤[2]。早期SKCM通過手術切除，5年生存率可高達99%[3]。但SKCM極易擴散，患者在確診時常伴有淋巴結、鄰近器官或遠處轉移[4]。研究表明SKCM對機體的免疫調控具有極高的敏感度，因此免疫治療成為目前晚期惡性黑色素瘤的重要治療方式。免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint inhibitor，ICI）的應用是目前惡性黑色素瘤免疫治療領域最熱門的治療方式，可極大提高轉移性黑色素瘤及術后復發性黑色素瘤患者的生存率[5]。黑色素瘤細胞具有基因位點高度突變性和免疫逃逸性，目前最廣泛應用的靶點包括細胞毒性T淋巴細胞相關蛋白-4（cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4，CTLA-4）、細胞程序性死亡受體-1（programmed cell death protein-1，PD-1）等[6]。但研究顯示在惡性黑色素瘤患者中，抗PD-1治療失敗率為40%～65%，抗CTLA-4治療失敗率gt;70%[7-8]。因此，設計合理的聯合療法及挖掘新型預測性生物標志物已成為腫瘤免疫治療的重點。

有絲分裂紡錘體組織蛋白2A（mitotic spindle organizing protein 2A，MZT2A）定位在中心體，可調節細胞中的微管成核活性，于2010年由Hutchins等[9]首次發現。研究顯示MZT2A被報道與一些惡性腫瘤的功能相關[10-11]；但在SKCM中的具體作用仍缺乏相關研究。本研究通過生物信息學相關方法，利用多組學數據探究和驗證MZT2A基因與SKCM的生存預后及免疫治療反應間的關聯。

本研究通過癌癥基因組數據圖譜（the Cancer Genome Atlas，TCGA）、整合基因型組織表達（Genotype- tissue Expression，GTEx）、人類蛋白質圖譜（Human Protein Atlas，HPA）、SUMMER等數據庫，探究MZT2A在惡性腫瘤中的表達模式。利用生物信息學相關方法，基于多組學的數據挖掘，評估MZT2A基因對SKCM生存預后及免疫治療反應的預測能力。

1" 資料與方法

1.1" 差異表達分析

本研究使用腫瘤免疫估計資源（Tumor Immune Estimation Resource，TIMER）數據庫中的“Diff Exp”模塊對不同腫瘤中的MZT2A表達差異進行泛癌分析。利用基于基因表達水平值的交互式分析（gene expression profiling interactive analysis2，GEPIA2）平臺中的“Expression Analysis”模塊對TCGA數據庫中的SKCM樣本和GTEx數據庫中正常皮膚組織樣本合并進行差異表達分析；使用HPA數據庫中正常皮膚組織和SKCM組織的免疫組化圖譜探究MZT2A基因在SKCM及正常皮膚組織中的表達差異。

1.2" 生存預后分析

本研究根據MZT2A的基因表達量中位數，使用GEPIA2中的生存分析模塊，將TCGA-SKCM隊列中的SCKM腫瘤患者分為兩組（低MZT2A表達組和高MZT2A表達組），采用Kaplan?Meier（K-M）法對兩組患者的總生存期（overall survival，OS）進行分析，時間單位為月。此外，使用SUMMER對血液樣本中MZT2A的表達數量性狀基因座（expression quantitative trait locus，eQTL）和SKCM樣本中的單核苷酸多態性（single nucleotide polymorphism，SNP）進行基于匯總數據的孟德爾隨機化分析（summary- data-based Mendelian randomization，SMR），探究其對SKCM的預后影響。

1.3" 生物學功能分析

本研究使用“Similar Genes Detection”模塊計算TCGA-SKCM隊列中與MZT2A共表達的基因，根據相關性排名，篩選前30個相關基因進行生物學功能分析。使用David2對上述基因集進行基因本體（gene ontology，GO）和京都基因與基因組百科全書（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）分析，探究其潛在的生物學機制及富集通路，并使用STRING分析上述基因表達的蛋白相互作用情況。

1.4" 免疫微環境及免疫治療

本研究使用TIMER數據庫分析SKCM樣本中B細胞、CD8+ T細胞、CD4+ T細胞、巨噬細胞、中性粒細胞和樹突狀細胞的浸潤豐度，進行純度校正后，計算與MZT2A表達量的相關性。同時使用腫瘤微環境單細胞（Tumor Immune Single-cell Hub，TISCH）數據庫在單細胞水平上分析MZT2A基因在腫瘤及其免疫微環境中的富集情況。

使用腫瘤免疫系統互作數據庫（Tumor-immune System Interactions database，TISIDB）分析MZT2A基因與免疫檢查點基因表面抗原分化簇274（cluster of differentiation 274，CD274）和CTLA4表達的關聯性，使用Spearman檢驗計算相關性系數及顯著性。使用癌癥圖像檔案（the Cancer Imaging Archive，TCIA）數據庫計算比較高MZT2A表達組和低MZT2A表達組間的國際預后評分（international prognostic score，IPS）差異，預測其免疫治療的效果。

將TCGA-SKCM轉錄組數據進行標準化處理（表達量-表達量均值）后導入腫瘤免疫功能障礙及排除（tumor immune dysfunction and exclusion，TIDE）數據庫評估腫瘤免疫逃逸機制和預測ICI治療反應，并計算每個樣本TIDE評分、免疫功能障礙評分及免疫排除評分。計算高MZT2A表達組和低MZT2A表達組間的免疫治療應答比例并比較兩組間3種評分的差異。

1.5" 統計學方法

采用R 4.1.2統計學軟件對數據進行處理分析。兩組獨立樣本差異比較（包括樣本間基因表達差異比較、高低表達組間的評分差異比較）均采用Wilcoxon檢驗。生存分析采用乘積限法K-M生存分析和對數秩（Log-rank）檢驗。相關性分析采用Spearman相關性檢驗。Plt;0.05為差異有統計學意義。

2" 結果

2.1" 差異分析及預后

MZT2A在多數腫瘤中呈高表達趨勢，同時對轉移性SKCM，MZT2A表達量更高，見圖1A。通過對TCGA-SKCM隊列及GTEx正常組織合并差異分析可知，MZT2A在SKCM腫瘤組織中高表達，見圖1B。免疫組化切片結果表明與正常組織相比，在SKCM組織切片中可看到較高的MZT2A表達，見圖1C和圖1D。

K-M生存分析表明MZT2A是SKCM的危險因素，腫瘤組織中高MZT2A表達組預后更差，HR值為1.4，且結果差異有統計學意義（P=0.0085），見圖2A。

SMR分析表明血液樣本中MZT2A的表達量與SKCM患者的OS呈負相關，差異有統計學意義（Plt;0.05），見圖2B。其中，top SNP生存分析表明，SNP rs941331上不同堿基對TT、TC、CC間存在差異，其中TT堿基對預后最佳，CC堿基對預后最差，見圖2C。

2.2" 生物學功能分析

根據“Similar Genes Detection”模塊計算結果，將獲得的前30個共表達相關基因與MZT2A輸入David軟件中進行GO功能及KEGG通路富集分析并可視化。結果表明上述基因主要參與翻譯、線粒體ATP合成耦合質子轉運、線粒體呼吸鏈復合體Ⅰ的組裝等生物學過程，與線粒體內膜、細胞質、線粒體等細胞組分相關，具有核糖體的結構成分、與蛋白質結合、NADH脫氫酶活性等分子功能，見圖3A。KEGG通路分析表明上述基因主要富集于核糖體和氧化磷酸化等通路，見圖3B。去除孤立無連接的蛋白后，其蛋白-蛋白互作網絡見圖3C。

2.3" 免疫微環境和免疫治療

根據TIMER數據庫將SKCM分為原發與轉移兩類，分別計算其MZT2A表達量與免疫細胞浸潤的相關性。由圖4可知，MZT2A表達量與SKCM組織中的CD8+ T細胞、CD4+ T細胞、巨噬細胞、中性粒細胞和樹突狀細胞的浸潤均呈負相關，差異有統計學意義（Plt;0.05）。在原發性SKCM中，MZT2A的表達與B細胞的浸潤呈正相關，但在轉移SKCM中呈負相關。單細胞數據分析表明將GSE120575單細胞隊列降維聚類后共可獲得18種細胞亞簇，見圖5A，對其注釋后可獲得10種免疫細胞亞型，見圖5B。其中，MZT2A主要富集于增殖T細胞中，見圖5C、圖5D。

Spearman相關性分析表明在SKCM組織中，MZT2A基因表達量與免疫檢查點基因CD274和CTLA4的表達均呈負相關，提示MZT2A表達量越高，ICI療法效果可能越差，見圖6A。盡管CTLA4的相關性檢驗結果顯示Pgt;0.05，但TCIA數據庫分析進一步支持這一觀點。根據圖6B所示，低MZT2A表達組對PD-1、CTLA4及PD-1聯合CTLA4抑制劑治療的IPS更高，即潛在免疫治療效果更好。此外，本研究還預測高MZT2A表達組與低MZT2A表達組發生免疫逃逸的能力，進而評估兩組間對ICI的治療反應。低MZT2A表達組的免疫治療應答比例為25%，高于高MZT2A表達組（22%），即低MZT2A表達組免疫治療應答率更高，這與上述TCIA數據庫預測結果一致，見圖6C。此外，通過比較表達組間的3種免疫逃逸評分，本研究發現高MZT2A表達組與低MZT2A表達組的TIDE評分、免疫功能障礙評分差異無統計學意義，但高MZT2A表達組的免疫排除評分高于低MZT2A表達組，差異有統計學意義（P=0.012），因此推斷MZT2A高表達組患者更容易發生免疫逃逸，對ICI治療反應更差。

3" 討論

MZT2A是細胞分裂間期微管組織所必需的，研究表明微管可調節腫瘤細胞的轉移和侵襲[12]。MZT2A的缺失可損害微管成核，進而延緩細胞周期。MZT2A作為微管的調控基因，已被證明可誘導各種類型的人類惡性腫瘤細胞的增殖[9，13]。研究證明微管靶向治療對癌癥有效，因此腫瘤中過表達的MZT2A可能是惡性腫瘤治療的一個潛在靶點[14]。

Wang等[15]在體內外實驗中發現MZT2A通過MZT2A MOZART2結構域上調LGALS3BP分子誘導Akt磷酸化，最終促進非小細胞癌的增殖和侵襲。Cao等[16]研究發現在腎透明細胞癌中，MZT2A的下調抑制細胞增殖，促進細胞凋亡；反之，MZT2A通過激活PI3K-Akt通路促進腎透明細胞癌的進展。本研究利用泛癌分析發現MZT2A在多數惡性腫瘤中均表達上調，其中包括SKCM，但其具體作用機制仍需進一步驗證。基于TCGA-SKCM隊列的分析，K-M生存曲線證明MZT2A的高表達可導致SKCM患者更差的OS，因此MZT2A有望作為SKCM患者生存預后的潛在生物學標志物。

在適應性免疫系統中，CD4+T細胞和CD8+T細胞分別介導調節和完成對腫瘤細胞的特異性殺傷。CD8+T細胞通過促進細胞凋亡和釋放特定的細胞因子（顆粒酶、穿孔素等）直接殺死腫瘤細胞。CD4+T細胞的Th1亞群通過直接殺死腫瘤細胞或分泌細胞因子發揮抗腫瘤功能，同時協助CD8+T細胞活化發揮作用[14，17-18]。此外，巨噬細胞可通過直接吞噬或誘導腫瘤細胞凋亡發揮抗腫瘤作用[19]。本研究針對高MZT2A表達組及低MZT2A表達組腫瘤免疫浸潤及對ICI治療反應進行深度分析，結果顯示MZT2A與SKCM中的CD8+T細胞、CD4+T細胞、巨噬細胞的浸潤呈負相關，因此提示SKCM中MZT2A的高表達也許可阻止機體的正常腫瘤免疫功能，從而導致更差的生存預后。而低MZT2A表達組對PD-1、CTLA4及PD-1聯合CTLA4抑制劑治療的潛在免疫治療效果更好。此外，高MZT2A表達組的免疫排除評分更高，表明其腫瘤免疫排斥更強，免疫細胞更難進入腫瘤內部進行攻擊及殺傷，也支持其對免疫治療反應更差的結論。以上結果對指導SKCM患者個體化免疫治療具有重要意義。

本研究存在一定局限性。本研究是基于公共數據庫的多組學數據進行挖掘，首先，雖然使用驗證集得到相應驗證，但仍需要進一步的實驗驗證支持本研究結論；其次，公共數據庫的樣本有限，納入樣本存在一系列偏倚。因此，未來的研究需要更大樣本量的前瞻性研究進一步驗證MZT2A的臨床預測價值。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（收稿日期：2024–09–18）

（修回日期：2025–01–18）