基于免疫原性細胞死亡基因進行腫瘤分型,發(fā)表8+純生信。文章蹭上熱點就可以事半功倍!


影響因子:8.786

本文屬于單腫瘤分型思路,類似的分型文章我們也解讀過很多。

腫瘤分型文章比較重要的結(jié)論就是分型后構(gòu)建的評分能夠預(yù)測免疫治療或者其他治療的療效??梢杂糜诜中偷幕蚣芏?,比如焦亡,壞死性凋亡,鐵死亡,自噬,銅死亡,m7G,細胞衰老,各類代謝等等。小編還有一些比較前沿的熱點,也是小編出去開會時了解到的,暫時不會公開宣傳。

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研究概述:免疫原性細胞死亡(ICD)是一種由多種抗癌治療方式(如放療和化療藥物)引起的細胞死亡。本研究在ICD相關(guān)基因的基礎(chǔ)上,確定了兩種具有不同預(yù)后和免疫環(huán)境的黑色素瘤亞型,并利用兩種黑色素瘤亞型間的差異表達基因(DEGs)建立了icd依賴的風(fēng)險特征(ICDRS),并進一步分析其特征、預(yù)后與免疫之間的關(guān)系。本研究結(jié)果表明,一種新的ICDRS可作為黑色素瘤預(yù)后預(yù)測和免疫環(huán)境評估的有用標記。

流程圖

研究結(jié)果:

一、ICD相關(guān)基因的mRNA表達與不同癌癥類型的預(yù)后意義

1、作者首先探究ICD相關(guān)基因的mRNA表達水平。在熱圖中,IFNg在CESC、KIRC和GBM中的表達明顯升高。IFNB1在BRCA和BLCA中的表達明顯升高,而IL6在BRCA和BLCA中的表達明顯降低。mRNA表達與OS之間的單變量Cox回歸分析結(jié)果區(qū)分了危險性ICD相關(guān)基因和保護性ICD相關(guān)基因。值得注意的是,CD4、FOXP3、CD8A、CXCR3、IFNG、PRF1、MYD88、ATG5、CD8B、IL1R1、TLR4、PIK3CA、TNF、CASP8和EIF2AK3在SKCM中表現(xiàn)出保護功能。(圖1A-C)

二、CNV、SNV、ICD相關(guān)基因的甲基化以及ICD相關(guān)基因在不同類型癌癥中影響免疫相關(guān)通路

1、CNV、SNV和甲基化存在于多種腫瘤中。對ICD基因泛癌CNV的總結(jié)表明,CNV以高頻率出現(xiàn)在各種癌癥中。在UCEC中,ICD相關(guān)基因的SNV狀態(tài)是明顯和有吸引力的。PIK3CA在BRCA、COAD和UCEC中表現(xiàn)出較高的SNV.PIK3CA SNV在UCEC中的突變頻率達到近50%。確切地說,PIK3CA的SNV類型主要是錯義突變。PIK3CA甲基化在大多數(shù)癌癥中沒有意義。(圖1D-G)

2、ICD相關(guān)基因可能與許多免疫途徑相關(guān)。(圖1H)

三、兩種黑色素瘤亞型的NMF聚類鑒別

1、CLUSTER1和CLUSTER2之間臨床特征的組成差異提示兩種亞型在生存狀態(tài)、癌癥狀態(tài)和腫瘤分期等多個方面存在統(tǒng)計學(xué)差異(圖2A-B)。對于兩個聚類中不同的生存狀態(tài),聚類2中的樣本具有更好的DSS、OS和PFI(圖2C–E)。

2、在兩種分型中,腫瘤免疫微環(huán)境也有統(tǒng)計學(xué)差異。C2具有較高的免疫活性,且與免疫成分有關(guān)。C2的腫瘤純度比C1差。腫瘤浸潤性免疫細胞在不同亞型中所占的比例不同。C2中存在更多的抗腫瘤免疫細胞,如CD8+細胞、活化的CD4+記憶細胞、活化的NK細胞和M1巨噬細胞。促癌免疫細胞,M2巨噬細胞在C2中下調(diào)(圖2F-G)。

3、幾乎所有的ICG在C2中都有較高的表達。包括PD-1(PDCD1)、PD-L1(CD274)和CTLA4在內(nèi)的常見免疫治療靶點在C2(圖2H)。

四、ICD-DEGs調(diào)查及ICDRs的構(gòu)建

1、確定黑色素瘤樣在低風(fēng)險和高風(fēng)險亞群中的總體分布可以有效區(qū)分兩個亞群內(nèi)的患者(圖3A-B).兩個亞群的樣本對應(yīng)著不同的生存狀態(tài),高危亞群的OS率較低(圖3C)。GBP2和APOBEC3G在高危人群中的表達水平較低,而THBS4在高危人群中的表達水平高于低危人群(圖3D).

2、在低危和高危亞群中,腫瘤免疫微環(huán)境也存在統(tǒng)計學(xué)差異。與低危患者相比,高危患者的免疫核心水平降低,但腫瘤純度水平升高(圖3E-F);此外,免疫評分與風(fēng)險評分呈高度負相關(guān),而腫瘤純度與風(fēng)險評分呈中度正相關(guān)。(圖3G-I)

五、ICDRS在黑色素瘤中的內(nèi)部和外部驗證

1、作者根據(jù)訓(xùn)練隊列的中位風(fēng)險評分作為統(tǒng)一基準,將三個測試隊列中的患者分別分為低風(fēng)險和高風(fēng)險亞群。使用T-SNE和PCA可以很容易地區(qū)分兩個亞群中的患者。(圖4A-B, 5A-B, 6A-B).在三個測試隊列中,高危亞群患者的OS較差(圖4C,5C,6C).在高危亞群中存在表達減弱的GBP2和APOBEC3G,而高表達THBS4(圖4D, 5D,6D).同樣,腫瘤免疫微環(huán)境在這三個隊列中有統(tǒng)計學(xué)差異(圖4E-F, 5E-F,6E-F).此外,免疫評分與風(fēng)險評分呈顯著負相關(guān)(圖4G,5G, 6G),腫瘤純度與風(fēng)險評分呈顯著正相關(guān)(圖4H ,5H,6H).

Figure 4

Figure 5

Figure 6

2 同時考慮基于ICDRS的生存概率差異、AUC值和C指數(shù),ICDRS在預(yù)后價值和診斷準確性方面優(yōu)于其他三種信號(圖7)

六、所有四個隊列中基于ICDRS的免疫相關(guān)差異

1、四個隊列中,腫瘤浸潤免疫細胞在低危和高危亞群中的一致性差異表明,在高危亞群中,M1巨噬細胞和活化CD4+T記憶細胞的浸潤豐度較低,而M2巨噬細胞和靜息CD4+T記憶細胞的浸潤豐度較高(圖8A-D).

2、M1巨噬細胞的比例與風(fēng)險評分呈顯著負相關(guān)(圖8E),M2巨噬細胞百分比與風(fēng)險評分呈顯著正相關(guān)(圖8F),活化的CD4+T記憶細胞的比例與風(fēng)險評分呈顯著負相關(guān)(圖8G),靜息CD4+T記憶細胞百分比與風(fēng)險評分呈顯著正相關(guān)(圖8H)。四個隊列中,ICGs在低危和高危亞型中的表達差異顯示,共有52個ICGs在高危亞群中的表達下降(圖9A-D),并與四個隊列的風(fēng)險評分呈中度負相關(guān)(圖9E-H)

3、共17個ICD相關(guān)基因在所有四個隊列中的高危亞群中的表達同時降低(圖10A).每個免疫相關(guān)通路的激活在低危和高危人群中是不同的。高風(fēng)險亞型的特點是相關(guān)免疫途徑的激活減少,有21條通路在四個隊列的兩個亞群中同時顯示出統(tǒng)計學(xué)差異(圖10B).6個ICD相關(guān)基因(CD8a,PRF1,IFNg,CXCR3,TNF,CD8b)在四個隊列中始終與風(fēng)險評分呈中度負相關(guān)(圖10C–F),21條不同的免疫相關(guān)通路中的20條與四個隊列中的風(fēng)險評分呈中度負相關(guān)(圖10G–J).

七、基于ICDRS的黑色素瘤免疫治療反應(yīng)及潛在藥物預(yù)測

1、高危亞人群具有較低的IPS,可能具有更差的免疫治療反應(yīng)(圖12A-C).

2、參考四個隊列中潛在藥物的各自預(yù)測,作用于上調(diào)的靶標DEG的31種藥物如下:阿西替尼、布利凡尼、西地拉尼、華蟾素、達沙替尼、多維替尼,ENMD-2076,GTP-14564,Hg-6-64-01,伊馬替尼,利尼凡尼,馬西替尼,米哚妥林,莫特凡尼,尼洛替尼(Nilotinib),奧利司他(Orlistat),蒂沃扎尼卜。(圖12D–G)

研究總結(jié):本研究中,基于ICD相關(guān)基因的表達,成功地將TCGA-黑色素瘤樣本分為兩個亞型,并基于兩個亞型之間的DEG開發(fā)了涉及3個基因的預(yù)后ICDRS;在訓(xùn)練隊列、內(nèi)部驗證隊列和外部驗證隊列中,ICDRS顯示出良好的診斷價值,并與不同的腫瘤免疫微環(huán)境相關(guān)。因此,基于三種ICD依賴性DEG表達的ICDRs可用于判斷黑色素瘤的預(yù)后、M1/M2巨噬細胞的浸潤、ICGs和ICD相關(guān)基因的表達水平以及免疫相關(guān)通路的功能。這將有助于定制黑色素瘤治療的患者分類。

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