引用本文： 何梦钰, 陈玲, 李南, 金琳羚. POLD1基因在非小细胞肺癌中表达的生物信息学分析及相关性研究. 中国呼吸与危重监护杂志, 2023, 22(2): 104-110. doi: 10.7507/1671-6205.202301026 复制
据世界卫生组织国际癌症研究中心资料统计显示2020年全球约有220万肺癌新发病例，180万死亡病例，肺癌仍是全球癌症相关死亡的主要原因（占癌症死亡总数18%）[1]。组织学上肺癌分为两大类，小细胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）约占15%，非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）约占85%[2]。近年来，随着化疗、放疗、靶向治疗及免疫治疗在NSCLC中的应用，患者预后有所改善，但由于难于早期诊断、治疗过程中耐药、复发及转移等问题，NSCLC患者5年生存率仍很低[3]。因此，提高早期诊断率、识别预后评价新指标、探索治疗新靶点已成为NSCLC研究热点。DNA聚合酶δ（polymerase delta，Pol δ）是真核生物DNA复制过程中的关键酶，与细胞周期紧密关联。Polδ催化亚基基因1（DNA polymerase delta catalytic subumit gene 1，POLD1）定位于19号染色体长臂13.3-13.4，编码Pol δ最重要的催化亚基p125，参与调控DNA合成、细胞分裂及增殖过程。现有文献表明POLD1基因异常表达与结肠癌、子宫内膜癌等多种恶性肿瘤发生发展相关[4]，然而目前POLD1在NSCLC中的差异表达、遗传突变及预后判断价值尚不明确。因此，本研究采用生物信息学方法分析POLD1与NSCLC相关性，探究其潜在诊断价值、预后评价意义，为NSCLC的诊断及治疗提供新思路。
1 资料与方法
1.1 资料
TIMER数据库（http://timer.cistrome.org/)，UALCAN数据库（http://ualcan.path.uab.edu/），GEPIA数据库（http://gepia.cancer-pku.cn），cBioPortal数据库（https://www.cbioportal.org），STRING数据库（https://string-db.org/cgi/input.pl），TISIDB数据库（http://cis.hku.hk/TISIDB/browse.php）。
1.2 方法
1.2.1 差异表达分析
采用TIMER数据库、UALCAN数据库分析POLD1在NSCLC组织和正常组织间的表达差异；UALCAN数据库分析POLD1表达水平在不同疾病分期、性别、吸烟状况及TP53突变型、野生型中的情况。
1.2.2 生存预后分析
运用GEPIA数据库、TIMER数据库探索POLD1表达水平对NSCLC患者预后的影响。
1.2.3 遗传突变分析
通过cBioPortal数据库的“Cancer types summary”模块分析POLD1基因在肿瘤与癌症基因组图谱项目（The Cancer Genome Altas，TCGA）数据库中肿瘤的突变类型和拷贝数改变（copy number alteration，CNV）信息；并进一步分析在肺腺癌（lung adenocarcinoma，LUAD）及肺鳞癌（lung squamous cell carcinoma，LUSC）中的遗传突变信息。
1.2.4 蛋白相互作用分析
运用STRING数据库构建POLD1潜在相互作用蛋白网络，相互作用蛋白网络构建条件为置信度大于0.7。
1.2.5 免疫浸润分析
通过TISIDB数据库探索POLD1基因表达与NSCLC免疫细胞浸润丰度的关系。
1.3 统计学方法
基于TIMER和UALCAN数据库采用非参数Mann-Whitney检验分析比较POLD1表达水平差异；利用非参数Mann-Whitney检验分析比较POLD1在NSCLC不同临床亚组中的表达差异。蛋白相互作用采用STRING富集分析。生存分析采用COX回归分析。免疫细胞相关性分析采用Spearman相关检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 POLD1在NSCLC中的表达
TIMER数据库分析发现，LUAD及LUSC癌组织中POLD1表达水平相较于对应的正常肺组织明显上调（P<0.001）（图1a）。利用UALCAN数据库进一步验证，574例样本中LUAD癌组织占515例，正常肺组织59例，POLD1在LUAD中表达明显增高（P<0.05）（图1b）；555例样本中LUSC癌组织占503例，正常肺组织52例，同样发现POLD1在LUSC中表达升高（P<0.05）（图1c）。
图1
POLD1在NSCLC中的表达
a. TIMER数据库LUAD及LUSC患者癌组织与癌旁组织POLD1表达差异；b. UALCAN数据库LUAD患者癌组织与正常组织POLD1表达差异；c. UALCAN数据库LUSC患者癌组织与正常组织POLD1表达差异。TPM：每百万转录本数。***
2.2 POLD1在NSCLC不同临床亚组中的表达
数据库分析POLD1表达在LUAD患者不同疾病分期、不同性别中表达无统计学差异（图2a、b）。将LUAD样本按吸烟情况分为4个组别与正常组织样本进行比较，分别为非吸烟者（n=75）、吸烟者（n=118）、戒烟<15年者（n=135）、戒烟>15年者（n=168）。结果显示相较于正常对照，LUAD患者中各亚组POLD1表达水平均升高；其中，吸烟者POLD1水平相较未吸烟者升高更显著（P<0.05）（图2c）。此外，将LUAD样本根据TP53突变情况分为TP53突变型及野生型，结果显示LUAD患者相较于正常对照POLD1水平均增加，且TP53突变型比野生型显著增加（P<0.05）（图2d）。在LUSC中，POLD1表达水平在不同疾病分期、性别、吸烟情况及不同TP53突变情况组间无明显表达差异（图2e～h）。
图2
POLD1在NSCLC不同临床亚组中表达情况
POLD1在LUAD不同临床亚组中表达情况：肿瘤分期（a）、性别（b）、吸烟状况（c）、TP53突变（d）；POLD1表达在LUSC不同临床亚组中表达情况：肿瘤分期（e）、性别（f）、吸烟状况（g）、TP53突变（h）。*
2.3 POLD1表达与NSCLC患者预后的关系
采用GEPIA数据库及TIMER数据库分析POLD1表达与NSCLC患者预后关系，并绘制Kaplan-Meier生存曲线。GEPIA数据库中LUAD患者POLD1高表达组及低表达组均为239例，高表达组的总生存期（overall survival，OS）明显低于低表达组，且差异有统计学意义（风险比=1.6，P=0.0034）（图3a）；LUSC中POLD1高表达组及低表达组均为241例，而两组间OS差异无统计学意义（风险比=0.89，P=0.39）（图3b）。采用TIMER数据库进一步验证，POLD1表达水平与LUAD患者OS呈负相关（P=0.03）（图3c），与LUSC患者预后相关性无统计学意义（P=0.994）（图3d）。
图3
POLD1表达与NSCLC患者预后的关系
GEPIA分析POLD1表达与LUAD（a）、LUSC（b）患者预后关系，虚线为95%可信区间；TIMER分析POLD1表达与LUAD（c）、LUSC（d）患者预后关系。
2.4 POLD1在NSCLC中的遗传学突变分析
在TCGA数据库的基础上应用cBioPortal数据库分析POLD1遗传学突变，结果显示1.2%的LUAD患者及1.8%的LUSC患者携带POLD1突变（图4a）。LUAD中主要突变类型为错义突变，其中错义突变包括115位脯氨酸转变为丙氨酸（P115A），264位天冬氨酸转变为谷氨酰胺（N264D）、251位谷氨酸转变为天冬氨酸（E251D）、79位色氨酸转变为亮氨酸（W79L）、892位丝氨酸转变为苯丙氨酸（S892F）、893位天冬氨酸转变为组氨酸（D893H）、637位苯丙氨酸转变为亮氨酸（F637L）（图4b）。LUSC中主要突变类型为错义突变、框内突变及剪切突变；其中错义突变包括461位谷氨酰胺转变为亮氨酸（Q461L），442位甘氨酸转变为缬氨酸（G442V），775位甘氨酸转变为缬氨酸（G775V），142位组氨酸转变为亮氨酸（H142L）（图4c）。
图4
POLD1在NSCLC中的遗传学突变分析
a.
2.5 POLD1相互作用蛋白网络
通过STRING数据库分析POLD1潜在相互作用蛋白，主要包括POLD2、POLD3、POLD4、POLE、RPA1、PCNA、MSH6、MSH2、FEN1（图5）。POLD1编码蛋白定位于细胞核质，其参与的生物学过程包括DNA复制、错配修复、碱基切除修复及核苷酸切除修复等（表1）。
图5
POLD1相关蛋白网络关系图
表1
京都基因与基因组百科全书富集的POLD1相互作用蛋白相关信号通路
2.6 POLD1基因相关的免疫浸润分析
在LUAD中，POLD1基因与效应记忆CD4+ T细胞、活化的树突状细胞（dendritic cells，DC）及巨噬细胞呈负相关，与活化的CD4+ T细胞呈正相关（图6a）。在LUSC中，POLD1基因与效应记忆CD4+ T细胞、调节性T细胞（Treg）、活化的DC及巨噬细胞呈负相关，与活化的CD4+ T细胞呈正相关（图6b）。
图6
POLD1基因相关的免疫浸润分析
3 讨论
肺癌是我国常见的恶性肿瘤之一，其发生机制探索及防治策略是肿瘤控制计划制定和实施重点之一。肿瘤细胞的恶性增殖、侵袭迁移、血管新生等过程均离不开DNA的异常复制，肺癌的发生发展也与DNA异常复制密切相关。Polδ属于DNA聚合酶B家族成员，具有3'～5'核酸外切酶活性和聚合酶活性，在DNA复制、修复、重组及跨损伤修复等过程占据重要地位[5]。POLD1基因编码p125亚基不仅参与DNA复制过程，而且具有校正DNA复制错配功能，因此POLD1基因异常与肿瘤发生有着密切相关。
本研究探索了POLD1基因在NSCLC中的表达差异性及预后相关性。生物信息分析结果提示POLD1基因在LUAD及LUSC中表达均高于正常组织，且POLD1高表达预示LUAD患者更差的预后，然而在LUSC中却并未发现预后相关性。究其原因可能与两种病理类型间遗传异质性相关。通过癌症测序及生物信息分析发现LUAD中约存在7755个基因突变，每个LUAD病例携带非沉默基因突变平均为105个；LUSC中约存在11125个基因突变，每个LUSC病例携带非沉默基因突变平均为181个[6-7]。由于LUSC具有更高的基因突变频率和种类，影响其预后的突变基因更复杂，因而仅通过1个或少量基因表达水平推测其预后较为困难。
POLD1基因突变与肿瘤关系密切，有研究提示POLD1基因突变使DNA复制过程中突变率增加10～100倍[8]。一项包含47721例不同类型肿瘤的回顾性研究发现POLD1突变发生率约1.37%，其中非黑色素瘤皮肤癌中POLD1突变率最高约10%，肺癌中POLD1突变率约1.6%[9]。本研究发现LUAD患者POLD1突变率约1.2%，LUSC患者POLD1突变率约1.8%，与既往研究基本一致。虽然POLD1在NSCLC中突变率不高，但每年全球新发病例以百万计，其中LUAD占50%～55%，LUSC占30%，新增患者数目庞大；且POLD1能够通过多种途径参与肿瘤病理过程，因而POLD1遗传学突变仍考虑为肿瘤形成重要因素。Tang等[10]发现POLD1基因在肝细胞癌中表达明显升高，且与甲胎蛋白水平及临床分期呈正相关。Qin等[11]发现在乳腺癌中下调POLD1基因可以抑制肿瘤细胞增殖、阻滞细胞周期于G1期。由此可见，POLD1基因的活跃表达与细胞恶性增殖呈正相关。其次，POLD1基因突变使DNA损伤修复能力下降，基因组稳定性受损，加速肿瘤形成。常染色体显性遗传病聚合酶校对相关息肉病综合征的发生与POLD1基因序列中外切酶结构域突变密切相关[12]。POLD1突变导致子宫内膜癌、乳腺癌和脑瘤的易感性增加[13]。此外，POLD1基因启动子上富含大量CpG岛，同时存在转录调控因子p53结合位点[14]。CpG岛异常甲基化是肿瘤发生的重要特征。p53是重要抑癌基因，POLD1作为转录靶点受其调控。在肝细胞中，当突变型p53竞争性与POLD1基因结合后细胞增殖能力、侵袭性提高，促进肝细胞癌发生[15]。因此，POLD1基因突变是肿瘤形成的重要因素。
对于晚期NSCLC，其治疗目的是延长生存期、改善生活质量，传统治疗手段包括化疗和放疗，但患者总生存率很低[16]。近年来随着肿瘤免疫治疗不断发展，免疫疗法已成为肺癌的有效治疗策略。大量研究证实免疫细胞浸润影响肿瘤的发生和复发，是决定免疫治疗疗效的重要因素[17]。因而，肿瘤微环境中免疫细胞功能成为研究热点。肿瘤浸润性淋巴细胞包括T细胞、自然杀伤细胞（nature killer cell，NK细胞）、巨噬细胞和DC等。其中DC作为抗原递呈细胞，参与处理、递呈抗原从而介导机体的免疫应答。活化的CD4+ T细胞一方面与CD8+ T细胞、NK细胞等发挥协同抗肿瘤功能；另一方面部分活化的CD4+ T细胞可直接对体内的肿瘤产生杀伤作用。Treg主要参与肿瘤免疫抑制和肿瘤免疫逃逸过程[18]。效应记忆CD4+ T细胞可能通过高表达免疫抑制性细胞因子部分参与肿瘤进展。肿瘤相关巨噬细胞通过促进肿瘤血管生成、肿瘤细胞迁移以及募集免疫抑制性细胞诱导免疫失能造成肿瘤免疫逃逸[19]。本研究发现POLD1表达水平与LUAD、LUSC内活化的CD4+ T淋巴细胞呈正相关，与效应记忆CD4+ T细胞、巨噬细胞呈负相关，与LUSC中Treg呈负相关，提示POLD1高表达可能增强免疫细胞敏感性，有助于抗肿瘤免疫治疗疗效。近年来越来越多的研究也证实POLD1突变是免疫治疗获益的独立危险因素[20]。因此，POLD1可能成为NSCLC免疫治疗疗效预测的新标志物。
综上所述，POLD1在LUAD及LUSC组织中呈高表达，且与LUAD患者预后呈负相关。此外，POLD1表达水平与NSCLC的免疫浸润有关，有望成为NSCLC潜在的免疫治疗疗效及预后标志物。
利益冲突：本研究不涉及任何利益冲突。
据世界卫生组织国际癌症研究中心资料统计显示2020年全球约有220万肺癌新发病例，180万死亡病例，肺癌仍是全球癌症相关死亡的主要原因（占癌症死亡总数18%）[1]。组织学上肺癌分为两大类，小细胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）约占15%，非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）约占85%[2]。近年来，随着化疗、放疗、靶向治疗及免疫治疗在NSCLC中的应用，患者预后有所改善，但由于难于早期诊断、治疗过程中耐药、复发及转移等问题，NSCLC患者5年生存率仍很低[3]。因此，提高早期诊断率、识别预后评价新指标、探索治疗新靶点已成为NSCLC研究热点。DNA聚合酶δ（polymerase delta，Pol δ）是真核生物DNA复制过程中的关键酶，与细胞周期紧密关联。Polδ催化亚基基因1（DNA polymerase delta catalytic subumit gene 1，POLD1）定位于19号染色体长臂13.3-13.4，编码Pol δ最重要的催化亚基p125，参与调控DNA合成、细胞分裂及增殖过程。现有文献表明POLD1基因异常表达与结肠癌、子宫内膜癌等多种恶性肿瘤发生发展相关[4]，然而目前POLD1在NSCLC中的差异表达、遗传突变及预后判断价值尚不明确。因此，本研究采用生物信息学方法分析POLD1与NSCLC相关性，探究其潜在诊断价值、预后评价意义，为NSCLC的诊断及治疗提供新思路。
1 资料与方法
1.1 资料
TIMER数据库（http://timer.cistrome.org/)，UALCAN数据库（http://ualcan.path.uab.edu/），GEPIA数据库（http://gepia.cancer-pku.cn），cBioPortal数据库（https://www.cbioportal.org），STRING数据库（https://string-db.org/cgi/input.pl），TISIDB数据库（http://cis.hku.hk/TISIDB/browse.php）。
1.2 方法
1.2.1 差异表达分析
采用TIMER数据库、UALCAN数据库分析POLD1在NSCLC组织和正常组织间的表达差异；UALCAN数据库分析POLD1表达水平在不同疾病分期、性别、吸烟状况及TP53突变型、野生型中的情况。
1.2.2 生存预后分析
运用GEPIA数据库、TIMER数据库探索POLD1表达水平对NSCLC患者预后的影响。
1.2.3 遗传突变分析
通过cBioPortal数据库的“Cancer types summary”模块分析POLD1基因在肿瘤与癌症基因组图谱项目（The Cancer Genome Altas，TCGA）数据库中肿瘤的突变类型和拷贝数改变（copy number alteration，CNV）信息；并进一步分析在肺腺癌（lung adenocarcinoma，LUAD）及肺鳞癌（lung squamous cell carcinoma，LUSC）中的遗传突变信息。
1.2.4 蛋白相互作用分析
运用STRING数据库构建POLD1潜在相互作用蛋白网络，相互作用蛋白网络构建条件为置信度大于0.7。
1.2.5 免疫浸润分析
通过TISIDB数据库探索POLD1基因表达与NSCLC免疫细胞浸润丰度的关系。
1.3 统计学方法
基于TIMER和UALCAN数据库采用非参数Mann-Whitney检验分析比较POLD1表达水平差异；利用非参数Mann-Whitney检验分析比较POLD1在NSCLC不同临床亚组中的表达差异。蛋白相互作用采用STRING富集分析。生存分析采用COX回归分析。免疫细胞相关性分析采用Spearman相关检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 POLD1在NSCLC中的表达
TIMER数据库分析发现，LUAD及LUSC癌组织中POLD1表达水平相较于对应的正常肺组织明显上调（P<0.001）（图1a）。利用UALCAN数据库进一步验证，574例样本中LUAD癌组织占515例，正常肺组织59例，POLD1在LUAD中表达明显增高（P<0.05）（图1b）；555例样本中LUSC癌组织占503例，正常肺组织52例，同样发现POLD1在LUSC中表达升高（P<0.05）（图1c）。
图1
POLD1在NSCLC中的表达
a. TIMER数据库LUAD及LUSC患者癌组织与癌旁组织POLD1表达差异；b. UALCAN数据库LUAD患者癌组织与正常组织POLD1表达差异；c. UALCAN数据库LUSC患者癌组织与正常组织POLD1表达差异。TPM：每百万转录本数。***
2.2 POLD1在NSCLC不同临床亚组中的表达
数据库分析POLD1表达在LUAD患者不同疾病分期、不同性别中表达无统计学差异（图2a、b）。将LUAD样本按吸烟情况分为4个组别与正常组织样本进行比较，分别为非吸烟者（n=75）、吸烟者（n=118）、戒烟<15年者（n=135）、戒烟>15年者（n=168）。结果显示相较于正常对照，LUAD患者中各亚组POLD1表达水平均升高；其中，吸烟者POLD1水平相较未吸烟者升高更显著（P<0.05）（图2c）。此外，将LUAD样本根据TP53突变情况分为TP53突变型及野生型，结果显示LUAD患者相较于正常对照POLD1水平均增加，且TP53突变型比野生型显著增加（P<0.05）（图2d）。在LUSC中，POLD1表达水平在不同疾病分期、性别、吸烟情况及不同TP53突变情况组间无明显表达差异（图2e～h）。
图2
POLD1在NSCLC不同临床亚组中表达情况
POLD1在LUAD不同临床亚组中表达情况：肿瘤分期（a）、性别（b）、吸烟状况（c）、TP53突变（d）；POLD1表达在LUSC不同临床亚组中表达情况：肿瘤分期（e）、性别（f）、吸烟状况（g）、TP53突变（h）。*
2.3 POLD1表达与NSCLC患者预后的关系
采用GEPIA数据库及TIMER数据库分析POLD1表达与NSCLC患者预后关系，并绘制Kaplan-Meier生存曲线。GEPIA数据库中LUAD患者POLD1高表达组及低表达组均为239例，高表达组的总生存期（overall survival，OS）明显低于低表达组，且差异有统计学意义（风险比=1.6，P=0.0034）（图3a）；LUSC中POLD1高表达组及低表达组均为241例，而两组间OS差异无统计学意义（风险比=0.89，P=0.39）（图3b）。采用TIMER数据库进一步验证，POLD1表达水平与LUAD患者OS呈负相关（P=0.03）（图3c），与LUSC患者预后相关性无统计学意义（P=0.994）（图3d）。
图3
POLD1表达与NSCLC患者预后的关系
GEPIA分析POLD1表达与LUAD（a）、LUSC（b）患者预后关系，虚线为95%可信区间；TIMER分析POLD1表达与LUAD（c）、LUSC（d）患者预后关系。
2.4 POLD1在NSCLC中的遗传学突变分析
在TCGA数据库的基础上应用cBioPortal数据库分析POLD1遗传学突变，结果显示1.2%的LUAD患者及1.8%的LUSC患者携带POLD1突变（图4a）。LUAD中主要突变类型为错义突变，其中错义突变包括115位脯氨酸转变为丙氨酸（P115A），264位天冬氨酸转变为谷氨酰胺（N264D）、251位谷氨酸转变为天冬氨酸（E251D）、79位色氨酸转变为亮氨酸（W79L）、892位丝氨酸转变为苯丙氨酸（S892F）、893位天冬氨酸转变为组氨酸（D893H）、637位苯丙氨酸转变为亮氨酸（F637L）（图4b）。LUSC中主要突变类型为错义突变、框内突变及剪切突变；其中错义突变包括461位谷氨酰胺转变为亮氨酸（Q461L），442位甘氨酸转变为缬氨酸（G442V），775位甘氨酸转变为缬氨酸（G775V），142位组氨酸转变为亮氨酸（H142L）（图4c）。
图4
POLD1在NSCLC中的遗传学突变分析
a.
2.5 POLD1相互作用蛋白网络
通过STRING数据库分析POLD1潜在相互作用蛋白，主要包括POLD2、POLD3、POLD4、POLE、RPA1、PCNA、MSH6、MSH2、FEN1（图5）。POLD1编码蛋白定位于细胞核质，其参与的生物学过程包括DNA复制、错配修复、碱基切除修复及核苷酸切除修复等（表1）。
图5
POLD1相关蛋白网络关系图
表1
京都基因与基因组百科全书富集的POLD1相互作用蛋白相关信号通路
2.6 POLD1基因相关的免疫浸润分析
在LUAD中，POLD1基因与效应记忆CD4+ T细胞、活化的树突状细胞（dendritic cells，DC）及巨噬细胞呈负相关，与活化的CD4+ T细胞呈正相关（图6a）。在LUSC中，POLD1基因与效应记忆CD4+ T细胞、调节性T细胞（Treg）、活化的DC及巨噬细胞呈负相关，与活化的CD4+ T细胞呈正相关（图6b）。
图6
POLD1基因相关的免疫浸润分析
3 讨论
肺癌是我国常见的恶性肿瘤之一，其发生机制探索及防治策略是肿瘤控制计划制定和实施重点之一。肿瘤细胞的恶性增殖、侵袭迁移、血管新生等过程均离不开DNA的异常复制，肺癌的发生发展也与DNA异常复制密切相关。Polδ属于DNA聚合酶B家族成员，具有3'～5'核酸外切酶活性和聚合酶活性，在DNA复制、修复、重组及跨损伤修复等过程占据重要地位[5]。POLD1基因编码p125亚基不仅参与DNA复制过程，而且具有校正DNA复制错配功能，因此POLD1基因异常与肿瘤发生有着密切相关。
本研究探索了POLD1基因在NSCLC中的表达差异性及预后相关性。生物信息分析结果提示POLD1基因在LUAD及LUSC中表达均高于正常组织，且POLD1高表达预示LUAD患者更差的预后，然而在LUSC中却并未发现预后相关性。究其原因可能与两种病理类型间遗传异质性相关。通过癌症测序及生物信息分析发现LUAD中约存在7755个基因突变，每个LUAD病例携带非沉默基因突变平均为105个；LUSC中约存在11125个基因突变，每个LUSC病例携带非沉默基因突变平均为181个[6-7]。由于LUSC具有更高的基因突变频率和种类，影响其预后的突变基因更复杂，因而仅通过1个或少量基因表达水平推测其预后较为困难。
POLD1基因突变与肿瘤关系密切，有研究提示POLD1基因突变使DNA复制过程中突变率增加10～100倍[8]。一项包含47721例不同类型肿瘤的回顾性研究发现POLD1突变发生率约1.37%，其中非黑色素瘤皮肤癌中POLD1突变率最高约10%，肺癌中POLD1突变率约1.6%[9]。本研究发现LUAD患者POLD1突变率约1.2%，LUSC患者POLD1突变率约1.8%，与既往研究基本一致。虽然POLD1在NSCLC中突变率不高，但每年全球新发病例以百万计，其中LUAD占50%～55%，LUSC占30%，新增患者数目庞大；且POLD1能够通过多种途径参与肿瘤病理过程，因而POLD1遗传学突变仍考虑为肿瘤形成重要因素。Tang等[10]发现POLD1基因在肝细胞癌中表达明显升高，且与甲胎蛋白水平及临床分期呈正相关。Qin等[11]发现在乳腺癌中下调POLD1基因可以抑制肿瘤细胞增殖、阻滞细胞周期于G1期。由此可见，POLD1基因的活跃表达与细胞恶性增殖呈正相关。其次，POLD1基因突变使DNA损伤修复能力下降，基因组稳定性受损，加速肿瘤形成。常染色体显性遗传病聚合酶校对相关息肉病综合征的发生与POLD1基因序列中外切酶结构域突变密切相关[12]。POLD1突变导致子宫内膜癌、乳腺癌和脑瘤的易感性增加[13]。此外，POLD1基因启动子上富含大量CpG岛，同时存在转录调控因子p53结合位点[14]。CpG岛异常甲基化是肿瘤发生的重要特征。p53是重要抑癌基因，POLD1作为转录靶点受其调控。在肝细胞中，当突变型p53竞争性与POLD1基因结合后细胞增殖能力、侵袭性提高，促进肝细胞癌发生[15]。因此，POLD1基因突变是肿瘤形成的重要因素。
对于晚期NSCLC，其治疗目的是延长生存期、改善生活质量，传统治疗手段包括化疗和放疗，但患者总生存率很低[16]。近年来随着肿瘤免疫治疗不断发展，免疫疗法已成为肺癌的有效治疗策略。大量研究证实免疫细胞浸润影响肿瘤的发生和复发，是决定免疫治疗疗效的重要因素[17]。因而，肿瘤微环境中免疫细胞功能成为研究热点。肿瘤浸润性淋巴细胞包括T细胞、自然杀伤细胞（nature killer cell，NK细胞）、巨噬细胞和DC等。其中DC作为抗原递呈细胞，参与处理、递呈抗原从而介导机体的免疫应答。活化的CD4+ T细胞一方面与CD8+ T细胞、NK细胞等发挥协同抗肿瘤功能；另一方面部分活化的CD4+ T细胞可直接对体内的肿瘤产生杀伤作用。Treg主要参与肿瘤免疫抑制和肿瘤免疫逃逸过程[18]。效应记忆CD4+ T细胞可能通过高表达免疫抑制性细胞因子部分参与肿瘤进展。肿瘤相关巨噬细胞通过促进肿瘤血管生成、肿瘤细胞迁移以及募集免疫抑制性细胞诱导免疫失能造成肿瘤免疫逃逸[19]。本研究发现POLD1表达水平与LUAD、LUSC内活化的CD4+ T淋巴细胞呈正相关，与效应记忆CD4+ T细胞、巨噬细胞呈负相关，与LUSC中Treg呈负相关，提示POLD1高表达可能增强免疫细胞敏感性，有助于抗肿瘤免疫治疗疗效。近年来越来越多的研究也证实POLD1突变是免疫治疗获益的独立危险因素[20]。因此，POLD1可能成为NSCLC免疫治疗疗效预测的新标志物。
综上所述，POLD1在LUAD及LUSC组织中呈高表达，且与LUAD患者预后呈负相关。此外，POLD1表达水平与NSCLC的免疫浸润有关，有望成为NSCLC潜在的免疫治疗疗效及预后标志物。
利益冲突：本研究不涉及任何利益冲突。
