引用本文： 何夢鈺, 陳玲, 李南, 金琳羚. POLD1基因在非小細胞肺癌中表達的生物信息學分析及相關性研究. 中國呼吸與危重監護雜志, 2023, 22(2): 104-110. doi: 10.7507/1671-6205.202301026 復制
據世界衛生組織國際癌癥研究中心資料統計顯示2020年全球約有220萬肺癌新發病例，180萬死亡病例，肺癌仍是全球癌癥相關死亡的主要原因（占癌癥死亡總數18%）[1]。組織學上肺癌分為兩大類，小細胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）約占15%，非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）約占85%[2]。近年來，隨著化療、放療、靶向治療及免疫治療在NSCLC中的應用，患者預后有所改善，但由于難于早期診斷、治療過程中耐藥、復發及轉移等問題，NSCLC患者5年生存率仍很低[3]。因此，提高早期診斷率、識別預后評價新指標、探索治療新靶點已成為NSCLC研究熱點。DNA聚合酶δ（polymerase delta，Pol δ）是真核生物DNA復制過程中的關鍵酶，與細胞周期緊密關聯。Polδ催化亞基基因1（DNA polymerase delta catalytic subumit gene 1，POLD1）定位于19號染色體長臂13.3-13.4，編碼Pol δ最重要的催化亞基p125，參與調控DNA合成、細胞分裂及增殖過程。現有文獻表明POLD1基因異常表達與結腸癌、子宮內膜癌等多種惡性腫瘤發生發展相關[4]，然而目前POLD1在NSCLC中的差異表達、遺傳突變及預后判斷價值尚不明確。因此，本研究采用生物信息學方法分析POLD1與NSCLC相關性，探究其潛在診斷價值、預后評價意義，為NSCLC的診斷及治療提供新思路。
1 資料與方法
1.1 資料
TIMER數據庫（http://timer.cistrome.org/)，UALCAN數據庫（http://ualcan.path.uab.edu/），GEPIA數據庫（http://gepia.cancer-pku.cn），cBioPortal數據庫（https://www.cbioportal.org），STRING數據庫（https://string-db.org/cgi/input.pl），TISIDB數據庫（http://cis.hku.hk/TISIDB/browse.php）。
1.2 方法
1.2.1 差異表達分析
采用TIMER數據庫、UALCAN數據庫分析POLD1在NSCLC組織和正常組織間的表達差異；UALCAN數據庫分析POLD1表達水平在不同疾病分期、性別、吸煙狀況及TP53突變型、野生型中的情況。
1.2.2 生存預后分析
運用GEPIA數據庫、TIMER數據庫探索POLD1表達水平對NSCLC患者預后的影響。
1.2.3 遺傳突變分析
通過cBioPortal數據庫的“Cancer types summary”模塊分析POLD1基因在腫瘤與癌癥基因組圖譜項目（The Cancer Genome Altas，TCGA）數據庫中腫瘤的突變類型和拷貝數改變（copy number alteration，CNV）信息；并進一步分析在肺腺癌（lung adenocarcinoma，LUAD）及肺鱗癌（lung squamous cell carcinoma，LUSC）中的遺傳突變信息。
1.2.4 蛋白相互作用分析
運用STRING數據庫構建POLD1潛在相互作用蛋白網絡，相互作用蛋白網絡構建條件為置信度大于0.7。
1.2.5 免疫浸潤分析
通過TISIDB數據庫探索POLD1基因表達與NSCLC免疫細胞浸潤豐度的關系。
1.3 統計學方法
基于TIMER和UALCAN數據庫采用非參數Mann-Whitney檢驗分析比較POLD1表達水平差異；利用非參數Mann-Whitney檢驗分析比較POLD1在NSCLC不同臨床亞組中的表達差異。蛋白相互作用采用STRING富集分析。生存分析采用COX回歸分析。免疫細胞相關性分析采用Spearman相關檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 POLD1在NSCLC中的表達
TIMER數據庫分析發現，LUAD及LUSC癌組織中POLD1表達水平相較于對應的正常肺組織明顯上調（P<0.001）（圖1a）。利用UALCAN數據庫進一步驗證，574例樣本中LUAD癌組織占515例，正常肺組織59例，POLD1在LUAD中表達明顯增高（P<0.05）（圖1b）；555例樣本中LUSC癌組織占503例，正常肺組織52例，同樣發現POLD1在LUSC中表達升高（P<0.05）（圖1c）。
圖1
POLD1在NSCLC中的表達
a. TIMER數據庫LUAD及LUSC患者癌組織與癌旁組織POLD1表達差異；b. UALCAN數據庫LUAD患者癌組織與正常組織POLD1表達差異；c. UALCAN數據庫LUSC患者癌組織與正常組織POLD1表達差異。TPM：每百萬轉錄本數。***
2.2 POLD1在NSCLC不同臨床亞組中的表達
數據庫分析POLD1表達在LUAD患者不同疾病分期、不同性別中表達無統計學差異（圖2a、b）。將LUAD樣本按吸煙情況分為4個組別與正常組織樣本進行比較，分別為非吸煙者（n=75）、吸煙者（n=118）、戒煙<15年者（n=135）、戒煙>15年者（n=168）。結果顯示相較于正常對照，LUAD患者中各亞組POLD1表達水平均升高；其中，吸煙者POLD1水平相較未吸煙者升高更顯著（P<0.05）（圖2c）。此外，將LUAD樣本根據TP53突變情況分為TP53突變型及野生型，結果顯示LUAD患者相較于正常對照POLD1水平均增加，且TP53突變型比野生型顯著增加（P<0.05）（圖2d）。在LUSC中，POLD1表達水平在不同疾病分期、性別、吸煙情況及不同TP53突變情況組間無明顯表達差異（圖2e～h）。
圖2
POLD1在NSCLC不同臨床亞組中表達情況
POLD1在LUAD不同臨床亞組中表達情況：腫瘤分期（a）、性別（b）、吸煙狀況（c）、TP53突變（d）；POLD1表達在LUSC不同臨床亞組中表達情況：腫瘤分期（e）、性別（f）、吸煙狀況（g）、TP53突變（h）。*
2.3 POLD1表達與NSCLC患者預后的關系
采用GEPIA數據庫及TIMER數據庫分析POLD1表達與NSCLC患者預后關系，并繪制Kaplan-Meier生存曲線。GEPIA數據庫中LUAD患者POLD1高表達組及低表達組均為239例，高表達組的總生存期（overall survival，OS）明顯低于低表達組，且差異有統計學意義（風險比=1.6，P=0.0034）（圖3a）；LUSC中POLD1高表達組及低表達組均為241例，而兩組間OS差異無統計學意義（風險比=0.89，P=0.39）（圖3b）。采用TIMER數據庫進一步驗證，POLD1表達水平與LUAD患者OS呈負相關（P=0.03）（圖3c），與LUSC患者預后相關性無統計學意義（P=0.994）（圖3d）。
圖3
POLD1表達與NSCLC患者預后的關系
GEPIA分析POLD1表達與LUAD（a）、LUSC（b）患者預后關系，虛線為95%可信區間；TIMER分析POLD1表達與LUAD（c）、LUSC（d）患者預后關系。
2.4 POLD1在NSCLC中的遺傳學突變分析
在TCGA數據庫的基礎上應用cBioPortal數據庫分析POLD1遺傳學突變，結果顯示1.2%的LUAD患者及1.8%的LUSC患者攜帶POLD1突變（圖4a）。LUAD中主要突變類型為錯義突變，其中錯義突變包括115位脯氨酸轉變為丙氨酸（P115A），264位天冬氨酸轉變為谷氨酰胺（N264D）、251位谷氨酸轉變為天冬氨酸（E251D）、79位色氨酸轉變為亮氨酸（W79L）、892位絲氨酸轉變為苯丙氨酸（S892F）、893位天冬氨酸轉變為組氨酸（D893H）、637位苯丙氨酸轉變為亮氨酸（F637L）（圖4b）。LUSC中主要突變類型為錯義突變、框內突變及剪切突變；其中錯義突變包括461位谷氨酰胺轉變為亮氨酸（Q461L），442位甘氨酸轉變為纈氨酸（G442V），775位甘氨酸轉變為纈氨酸（G775V），142位組氨酸轉變為亮氨酸（H142L）（圖4c）。
圖4
POLD1在NSCLC中的遺傳學突變分析
a.
2.5 POLD1相互作用蛋白網絡
通過STRING數據庫分析POLD1潛在相互作用蛋白，主要包括POLD2、POLD3、POLD4、POLE、RPA1、PCNA、MSH6、MSH2、FEN1（圖5）。POLD1編碼蛋白定位于細胞核質，其參與的生物學過程包括DNA復制、錯配修復、堿基切除修復及核苷酸切除修復等（表1）。
圖5
POLD1相關蛋白網絡關系圖
表1
京都基因與基因組百科全書富集的POLD1相互作用蛋白相關信號通路
2.6 POLD1基因相關的免疫浸潤分析
在LUAD中，POLD1基因與效應記憶CD4+ T細胞、活化的樹突狀細胞（dendritic cells，DC）及巨噬細胞呈負相關，與活化的CD4+ T細胞呈正相關（圖6a）。在LUSC中，POLD1基因與效應記憶CD4+ T細胞、調節性T細胞（Treg）、活化的DC及巨噬細胞呈負相關，與活化的CD4+ T細胞呈正相關（圖6b）。
圖6
POLD1基因相關的免疫浸潤分析
3 討論
肺癌是我國常見的惡性腫瘤之一，其發生機制探索及防治策略是腫瘤控制計劃制定和實施重點之一。腫瘤細胞的惡性增殖、侵襲遷移、血管新生等過程均離不開DNA的異常復制，肺癌的發生發展也與DNA異常復制密切相關。Polδ屬于DNA聚合酶B家族成員，具有3'～5'核酸外切酶活性和聚合酶活性，在DNA復制、修復、重組及跨損傷修復等過程占據重要地位[5]。POLD1基因編碼p125亞基不僅參與DNA復制過程，而且具有校正DNA復制錯配功能，因此POLD1基因異常與腫瘤發生有著密切相關。
本研究探索了POLD1基因在NSCLC中的表達差異性及預后相關性。生物信息分析結果提示POLD1基因在LUAD及LUSC中表達均高于正常組織，且POLD1高表達預示LUAD患者更差的預后，然而在LUSC中卻并未發現預后相關性。究其原因可能與兩種病理類型間遺傳異質性相關。通過癌癥測序及生物信息分析發現LUAD中約存在7755個基因突變，每個LUAD病例攜帶非沉默基因突變平均為105個；LUSC中約存在11125個基因突變，每個LUSC病例攜帶非沉默基因突變平均為181個[6-7]。由于LUSC具有更高的基因突變頻率和種類，影響其預后的突變基因更復雜，因而僅通過1個或少量基因表達水平推測其預后較為困難。
POLD1基因突變與腫瘤關系密切，有研究提示POLD1基因突變使DNA復制過程中突變率增加10～100倍[8]。一項包含47721例不同類型腫瘤的回顧性研究發現POLD1突變發生率約1.37%，其中非黑色素瘤皮膚癌中POLD1突變率最高約10%，肺癌中POLD1突變率約1.6%[9]。本研究發現LUAD患者POLD1突變率約1.2%，LUSC患者POLD1突變率約1.8%，與既往研究基本一致。雖然POLD1在NSCLC中突變率不高，但每年全球新發病例以百萬計，其中LUAD占50%～55%，LUSC占30%，新增患者數目龐大；且POLD1能夠通過多種途徑參與腫瘤病理過程，因而POLD1遺傳學突變仍考慮為腫瘤形成重要因素。Tang等[10]發現POLD1基因在肝細胞癌中表達明顯升高，且與甲胎蛋白水平及臨床分期呈正相關。Qin等[11]發現在乳腺癌中下調POLD1基因可以抑制腫瘤細胞增殖、阻滯細胞周期于G1期。由此可見，POLD1基因的活躍表達與細胞惡性增殖呈正相關。其次，POLD1基因突變使DNA損傷修復能力下降，基因組穩定性受損，加速腫瘤形成。常染色體顯性遺傳病聚合酶校對相關息肉病綜合征的發生與POLD1基因序列中外切酶結構域突變密切相關[12]。POLD1突變導致子宮內膜癌、乳腺癌和腦瘤的易感性增加[13]。此外，POLD1基因啟動子上富含大量CpG島，同時存在轉錄調控因子p53結合位點[14]。CpG島異常甲基化是腫瘤發生的重要特征。p53是重要抑癌基因，POLD1作為轉錄靶點受其調控。在肝細胞中，當突變型p53競爭性與POLD1基因結合后細胞增殖能力、侵襲性提高，促進肝細胞癌發生[15]。因此，POLD1基因突變是腫瘤形成的重要因素。
對于晚期NSCLC，其治療目的是延長生存期、改善生活質量，傳統治療手段包括化療和放療，但患者總生存率很低[16]。近年來隨著腫瘤免疫治療不斷發展，免疫療法已成為肺癌的有效治療策略。大量研究證實免疫細胞浸潤影響腫瘤的發生和復發，是決定免疫治療療效的重要因素[17]。因而，腫瘤微環境中免疫細胞功能成為研究熱點。腫瘤浸潤性淋巴細胞包括T細胞、自然殺傷細胞（nature killer cell，NK細胞）、巨噬細胞和DC等。其中DC作為抗原遞呈細胞，參與處理、遞呈抗原從而介導機體的免疫應答。活化的CD4+ T細胞一方面與CD8+ T細胞、NK細胞等發揮協同抗腫瘤功能；另一方面部分活化的CD4+ T細胞可直接對體內的腫瘤產生殺傷作用。Treg主要參與腫瘤免疫抑制和腫瘤免疫逃逸過程[18]。效應記憶CD4+ T細胞可能通過高表達免疫抑制性細胞因子部分參與腫瘤進展。腫瘤相關巨噬細胞通過促進腫瘤血管生成、腫瘤細胞遷移以及募集免疫抑制性細胞誘導免疫失能造成腫瘤免疫逃逸[19]。本研究發現POLD1表達水平與LUAD、LUSC內活化的CD4+ T淋巴細胞呈正相關，與效應記憶CD4+ T細胞、巨噬細胞呈負相關，與LUSC中Treg呈負相關，提示POLD1高表達可能增強免疫細胞敏感性，有助于抗腫瘤免疫治療療效。近年來越來越多的研究也證實POLD1突變是免疫治療獲益的獨立危險因素[20]。因此，POLD1可能成為NSCLC免疫治療療效預測的新標志物。
綜上所述，POLD1在LUAD及LUSC組織中呈高表達，且與LUAD患者預后呈負相關。此外，POLD1表達水平與NSCLC的免疫浸潤有關，有望成為NSCLC潛在的免疫治療療效及預后標志物。
利益沖突：本研究不涉及任何利益沖突。
據世界衛生組織國際癌癥研究中心資料統計顯示2020年全球約有220萬肺癌新發病例，180萬死亡病例，肺癌仍是全球癌癥相關死亡的主要原因（占癌癥死亡總數18%）[1]。組織學上肺癌分為兩大類，小細胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）約占15%，非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）約占85%[2]。近年來，隨著化療、放療、靶向治療及免疫治療在NSCLC中的應用，患者預后有所改善，但由于難于早期診斷、治療過程中耐藥、復發及轉移等問題，NSCLC患者5年生存率仍很低[3]。因此，提高早期診斷率、識別預后評價新指標、探索治療新靶點已成為NSCLC研究熱點。DNA聚合酶δ（polymerase delta，Pol δ）是真核生物DNA復制過程中的關鍵酶，與細胞周期緊密關聯。Polδ催化亞基基因1（DNA polymerase delta catalytic subumit gene 1，POLD1）定位于19號染色體長臂13.3-13.4，編碼Pol δ最重要的催化亞基p125，參與調控DNA合成、細胞分裂及增殖過程。現有文獻表明POLD1基因異常表達與結腸癌、子宮內膜癌等多種惡性腫瘤發生發展相關[4]，然而目前POLD1在NSCLC中的差異表達、遺傳突變及預后判斷價值尚不明確。因此，本研究采用生物信息學方法分析POLD1與NSCLC相關性，探究其潛在診斷價值、預后評價意義，為NSCLC的診斷及治療提供新思路。
1 資料與方法
1.1 資料
TIMER數據庫（http://timer.cistrome.org/)，UALCAN數據庫（http://ualcan.path.uab.edu/），GEPIA數據庫（http://gepia.cancer-pku.cn），cBioPortal數據庫（https://www.cbioportal.org），STRING數據庫（https://string-db.org/cgi/input.pl），TISIDB數據庫（http://cis.hku.hk/TISIDB/browse.php）。
1.2 方法
1.2.1 差異表達分析
采用TIMER數據庫、UALCAN數據庫分析POLD1在NSCLC組織和正常組織間的表達差異；UALCAN數據庫分析POLD1表達水平在不同疾病分期、性別、吸煙狀況及TP53突變型、野生型中的情況。
1.2.2 生存預后分析
運用GEPIA數據庫、TIMER數據庫探索POLD1表達水平對NSCLC患者預后的影響。
1.2.3 遺傳突變分析
通過cBioPortal數據庫的“Cancer types summary”模塊分析POLD1基因在腫瘤與癌癥基因組圖譜項目（The Cancer Genome Altas，TCGA）數據庫中腫瘤的突變類型和拷貝數改變（copy number alteration，CNV）信息；并進一步分析在肺腺癌（lung adenocarcinoma，LUAD）及肺鱗癌（lung squamous cell carcinoma，LUSC）中的遺傳突變信息。
1.2.4 蛋白相互作用分析
運用STRING數據庫構建POLD1潛在相互作用蛋白網絡，相互作用蛋白網絡構建條件為置信度大于0.7。
1.2.5 免疫浸潤分析
通過TISIDB數據庫探索POLD1基因表達與NSCLC免疫細胞浸潤豐度的關系。
1.3 統計學方法
基于TIMER和UALCAN數據庫采用非參數Mann-Whitney檢驗分析比較POLD1表達水平差異；利用非參數Mann-Whitney檢驗分析比較POLD1在NSCLC不同臨床亞組中的表達差異。蛋白相互作用采用STRING富集分析。生存分析采用COX回歸分析。免疫細胞相關性分析采用Spearman相關檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 POLD1在NSCLC中的表達
TIMER數據庫分析發現，LUAD及LUSC癌組織中POLD1表達水平相較于對應的正常肺組織明顯上調（P<0.001）（圖1a）。利用UALCAN數據庫進一步驗證，574例樣本中LUAD癌組織占515例，正常肺組織59例，POLD1在LUAD中表達明顯增高（P<0.05）（圖1b）；555例樣本中LUSC癌組織占503例，正常肺組織52例，同樣發現POLD1在LUSC中表達升高（P<0.05）（圖1c）。
圖1
POLD1在NSCLC中的表達
a. TIMER數據庫LUAD及LUSC患者癌組織與癌旁組織POLD1表達差異；b. UALCAN數據庫LUAD患者癌組織與正常組織POLD1表達差異；c. UALCAN數據庫LUSC患者癌組織與正常組織POLD1表達差異。TPM：每百萬轉錄本數。***
2.2 POLD1在NSCLC不同臨床亞組中的表達
數據庫分析POLD1表達在LUAD患者不同疾病分期、不同性別中表達無統計學差異（圖2a、b）。將LUAD樣本按吸煙情況分為4個組別與正常組織樣本進行比較，分別為非吸煙者（n=75）、吸煙者（n=118）、戒煙<15年者（n=135）、戒煙>15年者（n=168）。結果顯示相較于正常對照，LUAD患者中各亞組POLD1表達水平均升高；其中，吸煙者POLD1水平相較未吸煙者升高更顯著（P<0.05）（圖2c）。此外，將LUAD樣本根據TP53突變情況分為TP53突變型及野生型，結果顯示LUAD患者相較于正常對照POLD1水平均增加，且TP53突變型比野生型顯著增加（P<0.05）（圖2d）。在LUSC中，POLD1表達水平在不同疾病分期、性別、吸煙情況及不同TP53突變情況組間無明顯表達差異（圖2e～h）。
圖2
POLD1在NSCLC不同臨床亞組中表達情況
POLD1在LUAD不同臨床亞組中表達情況：腫瘤分期（a）、性別（b）、吸煙狀況（c）、TP53突變（d）；POLD1表達在LUSC不同臨床亞組中表達情況：腫瘤分期（e）、性別（f）、吸煙狀況（g）、TP53突變（h）。*
2.3 POLD1表達與NSCLC患者預后的關系
采用GEPIA數據庫及TIMER數據庫分析POLD1表達與NSCLC患者預后關系，并繪制Kaplan-Meier生存曲線。GEPIA數據庫中LUAD患者POLD1高表達組及低表達組均為239例，高表達組的總生存期（overall survival，OS）明顯低于低表達組，且差異有統計學意義（風險比=1.6，P=0.0034）（圖3a）；LUSC中POLD1高表達組及低表達組均為241例，而兩組間OS差異無統計學意義（風險比=0.89，P=0.39）（圖3b）。采用TIMER數據庫進一步驗證，POLD1表達水平與LUAD患者OS呈負相關（P=0.03）（圖3c），與LUSC患者預后相關性無統計學意義（P=0.994）（圖3d）。
圖3
POLD1表達與NSCLC患者預后的關系
GEPIA分析POLD1表達與LUAD（a）、LUSC（b）患者預后關系，虛線為95%可信區間；TIMER分析POLD1表達與LUAD（c）、LUSC（d）患者預后關系。
2.4 POLD1在NSCLC中的遺傳學突變分析
在TCGA數據庫的基礎上應用cBioPortal數據庫分析POLD1遺傳學突變，結果顯示1.2%的LUAD患者及1.8%的LUSC患者攜帶POLD1突變（圖4a）。LUAD中主要突變類型為錯義突變，其中錯義突變包括115位脯氨酸轉變為丙氨酸（P115A），264位天冬氨酸轉變為谷氨酰胺（N264D）、251位谷氨酸轉變為天冬氨酸（E251D）、79位色氨酸轉變為亮氨酸（W79L）、892位絲氨酸轉變為苯丙氨酸（S892F）、893位天冬氨酸轉變為組氨酸（D893H）、637位苯丙氨酸轉變為亮氨酸（F637L）（圖4b）。LUSC中主要突變類型為錯義突變、框內突變及剪切突變；其中錯義突變包括461位谷氨酰胺轉變為亮氨酸（Q461L），442位甘氨酸轉變為纈氨酸（G442V），775位甘氨酸轉變為纈氨酸（G775V），142位組氨酸轉變為亮氨酸（H142L）（圖4c）。
圖4
POLD1在NSCLC中的遺傳學突變分析
a.
2.5 POLD1相互作用蛋白網絡
通過STRING數據庫分析POLD1潛在相互作用蛋白，主要包括POLD2、POLD3、POLD4、POLE、RPA1、PCNA、MSH6、MSH2、FEN1（圖5）。POLD1編碼蛋白定位于細胞核質，其參與的生物學過程包括DNA復制、錯配修復、堿基切除修復及核苷酸切除修復等（表1）。
圖5
POLD1相關蛋白網絡關系圖
表1
京都基因與基因組百科全書富集的POLD1相互作用蛋白相關信號通路
2.6 POLD1基因相關的免疫浸潤分析
在LUAD中，POLD1基因與效應記憶CD4+ T細胞、活化的樹突狀細胞（dendritic cells，DC）及巨噬細胞呈負相關，與活化的CD4+ T細胞呈正相關（圖6a）。在LUSC中，POLD1基因與效應記憶CD4+ T細胞、調節性T細胞（Treg）、活化的DC及巨噬細胞呈負相關，與活化的CD4+ T細胞呈正相關（圖6b）。
圖6
POLD1基因相關的免疫浸潤分析
3 討論
肺癌是我國常見的惡性腫瘤之一，其發生機制探索及防治策略是腫瘤控制計劃制定和實施重點之一。腫瘤細胞的惡性增殖、侵襲遷移、血管新生等過程均離不開DNA的異常復制，肺癌的發生發展也與DNA異常復制密切相關。Polδ屬于DNA聚合酶B家族成員，具有3'～5'核酸外切酶活性和聚合酶活性，在DNA復制、修復、重組及跨損傷修復等過程占據重要地位[5]。POLD1基因編碼p125亞基不僅參與DNA復制過程，而且具有校正DNA復制錯配功能，因此POLD1基因異常與腫瘤發生有著密切相關。
本研究探索了POLD1基因在NSCLC中的表達差異性及預后相關性。生物信息分析結果提示POLD1基因在LUAD及LUSC中表達均高于正常組織，且POLD1高表達預示LUAD患者更差的預后，然而在LUSC中卻并未發現預后相關性。究其原因可能與兩種病理類型間遺傳異質性相關。通過癌癥測序及生物信息分析發現LUAD中約存在7755個基因突變，每個LUAD病例攜帶非沉默基因突變平均為105個；LUSC中約存在11125個基因突變，每個LUSC病例攜帶非沉默基因突變平均為181個[6-7]。由于LUSC具有更高的基因突變頻率和種類，影響其預后的突變基因更復雜，因而僅通過1個或少量基因表達水平推測其預后較為困難。
POLD1基因突變與腫瘤關系密切，有研究提示POLD1基因突變使DNA復制過程中突變率增加10～100倍[8]。一項包含47721例不同類型腫瘤的回顧性研究發現POLD1突變發生率約1.37%，其中非黑色素瘤皮膚癌中POLD1突變率最高約10%，肺癌中POLD1突變率約1.6%[9]。本研究發現LUAD患者POLD1突變率約1.2%，LUSC患者POLD1突變率約1.8%，與既往研究基本一致。雖然POLD1在NSCLC中突變率不高，但每年全球新發病例以百萬計，其中LUAD占50%～55%，LUSC占30%，新增患者數目龐大；且POLD1能夠通過多種途徑參與腫瘤病理過程，因而POLD1遺傳學突變仍考慮為腫瘤形成重要因素。Tang等[10]發現POLD1基因在肝細胞癌中表達明顯升高，且與甲胎蛋白水平及臨床分期呈正相關。Qin等[11]發現在乳腺癌中下調POLD1基因可以抑制腫瘤細胞增殖、阻滯細胞周期于G1期。由此可見，POLD1基因的活躍表達與細胞惡性增殖呈正相關。其次，POLD1基因突變使DNA損傷修復能力下降，基因組穩定性受損，加速腫瘤形成。常染色體顯性遺傳病聚合酶校對相關息肉病綜合征的發生與POLD1基因序列中外切酶結構域突變密切相關[12]。POLD1突變導致子宮內膜癌、乳腺癌和腦瘤的易感性增加[13]。此外，POLD1基因啟動子上富含大量CpG島，同時存在轉錄調控因子p53結合位點[14]。CpG島異常甲基化是腫瘤發生的重要特征。p53是重要抑癌基因，POLD1作為轉錄靶點受其調控。在肝細胞中，當突變型p53競爭性與POLD1基因結合后細胞增殖能力、侵襲性提高，促進肝細胞癌發生[15]。因此，POLD1基因突變是腫瘤形成的重要因素。
對于晚期NSCLC，其治療目的是延長生存期、改善生活質量，傳統治療手段包括化療和放療，但患者總生存率很低[16]。近年來隨著腫瘤免疫治療不斷發展，免疫療法已成為肺癌的有效治療策略。大量研究證實免疫細胞浸潤影響腫瘤的發生和復發，是決定免疫治療療效的重要因素[17]。因而，腫瘤微環境中免疫細胞功能成為研究熱點。腫瘤浸潤性淋巴細胞包括T細胞、自然殺傷細胞（nature killer cell，NK細胞）、巨噬細胞和DC等。其中DC作為抗原遞呈細胞，參與處理、遞呈抗原從而介導機體的免疫應答。活化的CD4+ T細胞一方面與CD8+ T細胞、NK細胞等發揮協同抗腫瘤功能；另一方面部分活化的CD4+ T細胞可直接對體內的腫瘤產生殺傷作用。Treg主要參與腫瘤免疫抑制和腫瘤免疫逃逸過程[18]。效應記憶CD4+ T細胞可能通過高表達免疫抑制性細胞因子部分參與腫瘤進展。腫瘤相關巨噬細胞通過促進腫瘤血管生成、腫瘤細胞遷移以及募集免疫抑制性細胞誘導免疫失能造成腫瘤免疫逃逸[19]。本研究發現POLD1表達水平與LUAD、LUSC內活化的CD4+ T淋巴細胞呈正相關，與效應記憶CD4+ T細胞、巨噬細胞呈負相關，與LUSC中Treg呈負相關，提示POLD1高表達可能增強免疫細胞敏感性，有助于抗腫瘤免疫治療療效。近年來越來越多的研究也證實POLD1突變是免疫治療獲益的獨立危險因素[20]。因此，POLD1可能成為NSCLC免疫治療療效預測的新標志物。
綜上所述，POLD1在LUAD及LUSC組織中呈高表達，且與LUAD患者預后呈負相關。此外，POLD1表達水平與NSCLC的免疫浸潤有關，有望成為NSCLC潛在的免疫治療療效及預后標志物。
利益沖突：本研究不涉及任何利益沖突。
