背景:食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)是消化道常见的恶性肿瘤之一,具有较差的预后。食管鳞癌早期难以发现,具有恶性程度高、进展迅速、易出现治疗抗拒等特点。肿瘤微环境(TME)在肿瘤发展过程中扮演着至关重要的角色,主要是由肿瘤细胞、基质细胞和免疫细胞以及其他成分共同组成,并且在食管鳞癌的发展中起重要作用。然而,食管鳞癌组织不同部位的肿瘤微环境存在显著差异。因此,既往基于肿瘤组织生物信息学分析的食管鳞癌预后基因存在较多的干扰因素。目的BioMonitor 2:本研究通过生物信息学技术,筛选出与食管鳞癌相关的且独立于肿瘤纯度及乏氧水平的差异表达基因。通过对该基因在食管鳞癌中的表达进行鉴定和验证,探究该基因在食管鳞癌中的细胞生物学功能,为临床提供有价值的预后标志物。方法:通过使用GEO数据库,搜索并下载GSE44021、GSE67269、GSE38129、GSE53625食管鳞癌的转录组数据和临床病例资料。通过使用“limma”程序包筛选出ESCC肿瘤组织和正常组织中差异表达的基因。对差异表达基因进行GO及KEGG功能富集分析,使用“estimate”算法计算食管鳞癌肿瘤组织免疫、基质评分及肿瘤纯度的评估,并筛选出独立于肿瘤纯度的差异表达基因。从Molecular Signatures Database V7.2数据库获得乏氧相关基因集,并通过GSVA算法评估与乏氧相关的共表达差异基因,从而筛选出独立于乏氧的差异表达基因。对独立于肿瘤纯度及乏氧的差异表达基因行单因素COX分析,并使用STRING构建蛋白互作网络筛选出关键枢纽基因。通过GSEA进一步对HPSE功能进行分析,并使用单细胞测序算法评估HPSE在免疫细胞中的分布。最后,通过食管鳞癌组织芯片的免疫组化结果来验证HPSE的表达和预后价值。结果:在GEO数据库下载得到的食管鳞癌数据集(GSE44021、GSE67269、GSE3812和GSE53625),通过差异表达分析及韦恩交互分析得到357个差异表达基因。通过Spearman相关性分析及韦恩交互分析得到确定了90个独立于肿瘤纯度及乏氧的差异表达基因;通过对这些核心基因GO注释和KEGG通路显示主要与表皮生长及细胞周期相关。通过PPI蛋白互作及单因素COX分析,发现HPSE是独立于肿瘤纯度及乏氧的预后基因;HPSE在食管鳞癌组织点击此处中呈低表达,且HPSE表达越低,患者预后越差;通过免疫组化证实食管鳞癌组织中HPSE表达与E7080体外肿瘤纯度无关。GSEA功能富集分析显示HPSE与核苷酸糖生物合成过程、蛋白质乙酰转移酶复合物等多种生物过程相关。我们在单细胞测序分析中发现HPSE很可能主要表达在单核细胞上。最后,选取114例具有完善临床信息的食管鳞癌患者临床信息数据及HPSE免疫组化表达情况分析发现HPSE与临床分期相关(P<0.05),而与年龄、性别、T分期没有显著相关性(P>0.05)。HPSE通过单因素COX回归分析中有统计学意义(P=0.038,HR=0.525),但在多因素COX回归分析中没有统计学意义(P=0.347,HR=0.727)。其中性别和临床分期在单因素和多因素COX回归分析中均具有统计学意义(P<0.05)。结论:通过生信分析筛选独立于肿瘤纯度及乏氧且与食管鳞癌患者预后显著相关的差异表达基因HPSE。免疫组化结果证实HPSE在食管鳞癌组织中低表达,且表达量越低,患者预后越差。HPSE可以作为食管癌鳞癌诊断、预后标志物,其可能导致ESCC细胞外基质的重塑,从而影响食管鳞癌患者的预后。