IF:6.1,机器学习+实验验证，KIF11被证实为子宫内膜癌预后关键基因！
题目：鉴定和验证KIF11在子宫内膜癌发展中的重要作用
英文名：Identification and validation of the important role of KIF11 in the development and progression of endometrial cancer
杂志：Journal of Translational Medicine
影响因子：6.1
发表时间：2025年1月13日
研究背景：子宫内膜癌（EC）是全球女性第四大常见癌症，发病率和死亡率逐年上升，晚期患者预后差。已知风险因素包括肥胖、生殖因素、遗传变异（如Lynch综合征）等，但具体发病机制仍不明确。KIF11作为驱动蛋白家族成员，在细胞周期调控中起关键作用，且在多种癌症中异常表达，但其在子宫内膜癌中的作用尚未明确。本研究旨在通过生物信息学、机器学习和实验验证，探索KIF11在EC中的预后价值、生物学功能及靶向治疗潜力。
研究思路：从GEO数据库下载GSE17025数据集，鉴定EC差异表达基因（DEGs），通过GO/KEGG分析功能富集，构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络筛选枢纽基因。利用LASSO回归和随机森林算法筛选关键基因，结合TCGA数据库分析KIF11与临床特征及预后的关系。通过临床样本（mRNA和蛋白水平）验证KIF11表达，体外实验（细胞增殖、迁移、凋亡、细胞周期检测）分析KIF11对EC细胞功能的影响。
图1
研究结果：
1、差异表达基因（DEGs）的鉴定
为探索子宫内膜癌的差异表达基因，从GEO数据库下载GSE17025原始数据，经预处理和归一化后，通过箱线图和主成分分析（PCA）验证数据质量。最终鉴定出877个DEGs，包括575个下调基因和302个上调基因（图2A、B）。按|logFC|排序的前100个DEGs热图如图2C所示。
图2
2、DEGs的GO和KEGG富集分析
为揭示DEGs的生物学功能，进行GO和KEGG分析。GO分析显示，DEGs主要富集于“含胶原的细胞外基质”“纺锤体”“有丝分裂纺锤体”等细胞组分（图3A），参与“染色体分离”“细胞器分裂”“核染色体分离”等生物过程（图3B），以及“微管蛋白结合”“RNA聚合酶II结合”“DNA结合转录”等分子功能（图3C）。KEGG分析表明，DEGs显著富集于“细胞周期”“大肠杆菌感染”“T细胞白血病病毒1感染”等信号通路（图3D）。
图3
3、DEGs的PPI网络分析
将DEGs导入STRING数据库构建PPI网络，获得162个节点和756个相互作用（图4A）。通过MCODE插件筛选出MCODE评分highest的枢纽模块，包含25个基因（图4B）。其中，KIF11在模块中具有highest的节点度和LogFC值，提示其重要性。
图4
4、枢纽基因KIF11的筛选
基于PPI筛选的25个候选基因，通过LASSO回归和随机森林算法进一步筛选。LASSO回归经10折交叉验证，筛选出6个枢纽基因（图5a、B）；随机森林算法筛选出6个重要性>1的基因（图5C）。两者交集得到3个共同基因，其中KIF11的节点度和LogFC highest，因此选为后续研究的目标基因（图5D）。
图5
5、KIF11表达与临床特征的关联
利用TCGA数据库分析显示，KIF11在EC肿瘤组织中显著高表达（图6A、B），其表达水平与组织学分级（图6C）、临床分期（图6D）及肿瘤状态（图6E）密切相关。Kaplan-Meier生存分析表明，KIF11高表达患者总生存期显著低于低表达患者（图6F）。
图6
6、KIF11在EC组织中的表达验证
通过临床样本验证KIF11表达，HE染色确认癌组织与癌旁组织（图7A）。RT-qPCR和Westernblot显示，KIF11在癌组织中的mRNA和蛋白水平均显著高于癌旁组织（图7B、C）。免疫组化结果显示，KIF11主要定位于细胞质和细胞膜，呈棕黄色颗粒状，癌组织中阳性表达率（17.52%±2.6%）显著高于正常组织（2.16%±0.36%）。
图7
7、KIF11敲低抑制EC细胞增殖、迁移和侵袭
体外实验中，KIF11-siRNA转染ISHIKAWA和HEC-1-B细胞后，RT-qPCR和Westernblot验证敲低效率（图8A-F）。MTT实验显示，KIF11敲低组细胞存活率显著低于对照组（图8G）。
图8
划痕愈合和Transwell侵袭实验表明，KIF11敲低抑制EC细胞的迁移和侵袭能力（图9A-D）。
图9
8、KIF11敲低诱导G2/M期阻滞和细胞凋亡
流式细胞术检测细胞周期，发现KIF11敲低后，ISHIKAWA和HEC-1-B细胞的G2/M期比例显著增加（图10A、B）。凋亡检测显示，KIF11敲低组细胞凋亡率显著高于对照组（图10C、D），表明KIF11抑制EC细胞凋亡。
图10
总结：本研究发现KIF11在子宫内膜癌中显著高表达，与肿瘤分级、临床分期及不良预后密切相关。体外实验表明，敲低KIF11可抑制EC细胞增殖、迁移和侵袭，诱导G2/M期阻滞并促进细胞凋亡。研究证实KIF11是EC的潜在预后生物标志物和治疗靶点，为子宫内膜癌的精准诊断和靶向治疗提供了新策略。傲星生物深耕生信分析十余载，有丰富的实验方案、完善的下游验证、机制研究服务，一对一专属服务为您排忧解难，助您轻松应对毕业和晋升！
