影響因子：11.6
關(guān)于單基因泛癌分析，我們已經(jīng)介紹了很多。小編最近也篩選到一些結(jié)果比較好的基因，需要做深入分析的歡迎交流喔。
研究概述：APOBEC(載脂蛋白B mRNA編輯酶)家族介導(dǎo)的誘變?cè)谌祟惏┌Y中廣泛存在。然而，現(xiàn)在對(duì)APOBECs和APOBEC突變?cè)诎┌Y中的生物學(xué)特征和臨床相關(guān)性的了解仍然有限。
本研究通過(guò)一系列的生物信息學(xué)和統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)多個(gè)層次的數(shù)據(jù)進(jìn)行了全面分析，包括全外顯子組測(cè)序和靶向下一代測(cè)序、轉(zhuǎn)錄組、免疫簽名和免疫檢查點(diǎn)封鎖(ICB)潛在潛力、患者生存和藥物敏感性，以揭示APOBECs和APOBEC突變?cè)诜喊┨貏e是膀胱癌(BLCA)中的分布特征和臨床意義。
研究結(jié)果：
一、泛癌中APOBEC家族表達(dá)和APOBEC突變
1、利用APOBEC家族11個(gè)基因在泛癌中的基因組特征熱圖探究其在28種實(shí)體癌中的表達(dá)模式。在所有的APOBECs中，APOBEC3C在泛癌中的表達(dá)量最高。Pearson相關(guān)分析表明大多數(shù)家族對(duì)呈顯著正相關(guān)，尤其是apobec3之間(圖1A-B)。
2、比較原發(fā)腫瘤和正常組織中11個(gè)APOBEC家族成員的表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)其在16種癌癥類型中被廣泛失調(diào)，只有APOBEC3B在所有16種癌癥類型中都表現(xiàn)出了調(diào)節(jié)失調(diào)。（圖1C-D）。
3、通過(guò)計(jì)算28種癌癥類型中腫瘤樣本的腫瘤突變負(fù)擔(dān)(TMB)、TCW突變計(jì)數(shù)和APOBEC突變富集評(píng)分(AMES) 發(fā)現(xiàn)，UCEC、SKCM和COAD在TMB排名中排名前三(圖1E)，SKCM、BLCA和CESC在TCW突變計(jì)數(shù)排名中排名前三(圖1F)。BLCA在所有28種癌癥類型中AMES最高(圖1G)。
4、將樣本分為AMES-低、中、高三個(gè)組，發(fā)現(xiàn)APOBEC3B是TCW突變中最重要的貢獻(xiàn)者，而APOBEC3A和APOBEC3B對(duì)AMES的貢獻(xiàn)最大(圖1H-J)。
二、在不同的AMES組中觀察到明顯的突變特征
1、從熱圖中可以看出，在BLCA中，AMES與TMB的相關(guān)性最高且最顯著。隨著AMES的增加，TMB、TNB和ITH評(píng)分逐步顯著升高，提示AMES可能與BLCA中更高的免疫原性和異質(zhì)性相關(guān)。在BLCA樣本中，AMES與非同義突變和同義突變均呈高度正相關(guān)（圖2A-C）。
2、OncodriveCLUST算法表明，F(xiàn)GFR3在AMES-L組和AMES-M組中均作為相互驅(qū)動(dòng)基因，F(xiàn)GFR3突變頻率隨著AMES水平的增加而下降。而在AMES-H樣本中最常見(jiàn)的三個(gè)突變基因是TTN、MACF1和PIK3CA（圖2D-F）。
3、三元圖顯示三組中所有非沉默突變的分布，在AMES-H組中，前10個(gè)突變基因有發(fā)生的趨勢(shì)，隨著AMES水平的增加，可以出現(xiàn)更多的共現(xiàn)和互斥突變，說(shuō)明AMES與BLCA中較高的體細(xì)胞突變活性相關(guān)(圖2G-H)
4、探究不同AMES組中7種DDR通路的突變率發(fā)現(xiàn)，在BLCA中NER是最常見(jiàn)的突變DDR通路；在AMES-H組中，DDR通路突變的頻率更高，而且與DDR-WT相比，DDRMut樣本中的AMES顯著升高，此外該研究還構(gòu)建了一個(gè)不同AMES組中10個(gè)最常突變的DDR基因(圖2I-K)
三、APOBEC的突變?cè)贐LCA的突變模式中占主導(dǎo)地位
1、利用NMF算法在TCGA-BLCA隊(duì)列中識(shí)別出5個(gè)突變特征，TCGA隊(duì)列中每個(gè)突變簽名的相對(duì)豐度顯示在一個(gè)餅狀圖中(圖3A-B)。
2、在TCGA-BLCA隊(duì)列中，APOBEC特征豐度與AMES呈高度正相關(guān)(圖3C)，而隨著AMES水平的增加，TCW突變顯著升高(圖3D)。在BGI-BLCA(圖3E-H)和DFCI/MSKCC-BLCA(圖3I-L)隊(duì)列中也觀察到了類似的結(jié)果。這表明，APOBEC突變?cè)贐LCA突變模式中占主導(dǎo)地位，并與AMES保持高度正相關(guān)。
四、APOBEC3B與BLCA中上皮細(xì)胞的惡性進(jìn)化相關(guān)
1、納入兩個(gè)scRNA-seq數(shù)據(jù)集，首先評(píng)估數(shù)據(jù)集中四種細(xì)胞類型數(shù)量分布和差異（圖4A-B）。
2、APOBEC3A幾乎在任何細(xì)胞類型中都不表達(dá)，而APOBEC3B在上皮細(xì)胞中特異性表達(dá)(圖4C-D)。歸一化后，APOBEC3A和APOBEC3B在四種細(xì)胞類型中的表達(dá)(圖4E-F)。
3、88.3%的上皮細(xì)胞因其高染色體不穩(wěn)定性而被鑒定為惡性。采用UMAP降維方法，將惡性上皮細(xì)胞進(jìn)一步分為3個(gè)亞群，以不同色度觀察APOBEC3B的表達(dá)(圖4G-I)。APOBEC3B在正常上皮細(xì)胞和M-C1中很少表達(dá)，但在M-C2和M-C3中高表達(dá)(圖4J)
4、利用時(shí)間軌跡分析表明其進(jìn)展軌跡起源于正常的上皮細(xì)胞，并發(fā)展為兩個(gè)主要分支，(圖4K-L)；在各種癌癥特征中，細(xì)胞周期進(jìn)程是最重要的一個(gè)特征(圖4M）；所有惡性上皮細(xì)胞中，APOBEC3B與立方最密堆積評(píng)分呈顯著正相關(guān)(圖4N）；在BLCA進(jìn)程中APOBEC3B逐步顯著升高，累積比例曲線顯示APOBEC3B對(duì)BLCA中TCW突變的貢獻(xiàn)顯著(圖4O-P)。
五、APOBEC3A與BLCA中單核細(xì)胞的分化命運(yùn)相關(guān)
1、GSE145281中六種細(xì)胞類型的細(xì)胞數(shù)量分布及差異（圖5A-B）。
2、UMAP圖顯示APOBEC3A通常在單核細(xì)胞中表達(dá)，而APOBEC3B在PBMC中幾乎不表達(dá)，并且，APOBEC3A在FCGR3A+單核細(xì)胞中特異性表達(dá)，而不是經(jīng)典單核細(xì)胞。(圖5C-F)。
3、時(shí)間軌跡分析表明單核細(xì)胞的發(fā)展軌跡，經(jīng)過(guò)UMAP降維后，單核細(xì)胞聚集成6個(gè)亞簇，亞簇3表達(dá)中間的FCGR3A，亞簇6表達(dá)最高的FCGR3A。而在sd的動(dòng)態(tài)表達(dá)譜中APOBEC3A在最后階段獲得高表達(dá)，并標(biāo)記為FCGR3A陽(yáng)性(圖5G-J)。
4、熱圖闡明了BLCA樣本中APOBECs和不同免疫細(xì)胞浸潤(rùn)之間的關(guān)系(圖5K)，在所有病例中，APOBEC3A-M1之間的相關(guān)性最高，M1滲透的豐度顯著較高。表明，APOBEC3A可能在BLCA患者單核細(xì)胞的分化中發(fā)揮作用。
六、AMES與BLCA中的免疫浸潤(rùn)和潛在的ICB反應(yīng)相關(guān)
1、使用fgsea算法對(duì)不同AMES組中的GOBP基因集進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)AMES水平較高的樣本表現(xiàn)出顯著較高的各種免疫反應(yīng)活性。并且，AMES與激活的CD4+記憶T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞和M1豐度呈顯著正相關(guān)，而與CD4+幼稚性和激活的MDC群體呈負(fù)相關(guān))。隨著AMES水平的升高，免疫浸潤(rùn)評(píng)分逐步顯著升高(圖6C)，CD8+T細(xì)胞豐度也逐步顯著升高(圖6A-D)。
2、利用ICB反應(yīng)相關(guān)的T細(xì)胞炎癥的GEP來(lái)評(píng)估AMES在癌癥免疫治療中的預(yù)測(cè)潛力，發(fā)現(xiàn)AMES最低的樣本中，T細(xì)胞炎癥GEP具有廣泛的高表達(dá)，ssGSEA算法驗(yàn)證了AMES>4組的T細(xì)胞炎癥評(píng)分顯著升高(圖6E-F)。而在AMES>4組中，IFN-γ反應(yīng)顯著增強(qiáng)，IFNG mRNA表達(dá)也顯著升高(圖6G-H)
3、免疫檢查點(diǎn)相關(guān)分子在AMES>4組廣泛升高，細(xì)胞毒性效應(yīng)結(jié)論也一致。此外，SubMap分析顯示，在兩個(gè)免疫治療隊(duì)列中，AMES>4組表現(xiàn)出高反應(yīng)的ICB可能性。（圖6I-K）。
4、篩選出其中的DEGs進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)DEGs在免疫相關(guān)通路中富集，結(jié)合PPI網(wǎng)絡(luò)，以上結(jié)果提示AMES與免疫激活相關(guān)，并表明了在BLCA中潛在的ICB益處（圖6L-N）。
七、較高的AMES預(yù)示著B(niǎo)LCA的預(yù)后較好
1、Kaplan-Meier分析顯示，AMES較高的患者表現(xiàn)出更有利的總生存期，并且AMES是唯一獨(dú)立的獨(dú)立保護(hù)因子。對(duì)于CSS，AMES仍然與較好的預(yù)后保持正相關(guān)，而晚期病理階段是CSS的唯一危險(xiǎn)因素(圖7A-B)。
2、在晚期BLCA患者隊(duì)列中，Kaplan-Meier分析顯示，較高的AMES與更好的OS相關(guān)，并且AMES是OS的唯一保護(hù)因素，優(yōu)于一些常規(guī)預(yù)測(cè)因子。（圖7C）。
八、建立針對(duì)BLCA患者預(yù)后APOBEC突變模型及不同AMrs的BLCA患者的藥物敏感性分析 1、將上述DEGs進(jìn)行單變量Cox回歸分析、過(guò)濾、LASSO等分析計(jì)算每個(gè)BLCA患者的預(yù)后APOBEC突變相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分，發(fā)現(xiàn)在amrs-低和amrs-高樣本之間，觀察到各種癌癥特征的表現(xiàn)存在顯著差異，AMrs值較高的患者表現(xiàn)出更差的CSS，并且在三個(gè)獨(dú)立隊(duì)列中進(jìn)行驗(yàn)證(圖8A-G)。
2、從三個(gè)藥物反應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)中篩選了1837個(gè)化合物，BI-2536和RO-3306被篩選為負(fù)相關(guān)系數(shù)最大的細(xì)胞周期抑制劑(圖8H-I)。該研究還總結(jié)了12種候選化合物的信號(hào)通路和治療靶點(diǎn)(圖8J)。對(duì)AMrs和估計(jì)的AUC值進(jìn)行Spearman相關(guān)分析，篩選出5個(gè)最相關(guān)的化合物，并比較了不同AMrs組的AUC估計(jì)值(圖8K-N)。提示這五種化合物具有作為候選藥物的潛力。
研究總結(jié)：
APOBEC家族的作用是對(duì)人類的一把雙刃劍，APOBECs在癌癥中的作用尚不明確，本研究系統(tǒng)分析揭示了APOBECs的表達(dá)譜和APOBEC突變?cè)诜喊┲械姆植继卣?，進(jìn)一步評(píng)估其與預(yù)后、免疫激活和潛在的ICB反應(yīng)之間的關(guān)系。此外，本文還建立了一個(gè)預(yù)后APOBEC突變相關(guān)模型，并在不同的BLCA隊(duì)列中進(jìn)行了驗(yàn)證，提示APOBEC突變可能成為BLCA患者生存預(yù)測(cè)和免疫治療應(yīng)答的潛在生物標(biāo)志物。
