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研究概述：
AIM2炎癥小體可以識(shí)別異常的細(xì)胞質(zhì)雙鏈DNA（dsDNA），并誘導(dǎo)細(xì)胞因子成熟、釋放和熱化。一些研究發(fā)現(xiàn)，AIM2炎癥小體是許多癌癥的雙刃劍，但對(duì)泛癌中的AIM2炎癥體的研究較少。本研究使用癌癥基因組圖譜（TCGA）數(shù)據(jù)庫和基因型組織表達(dá)（GTEx）數(shù)據(jù)庫分析基因表達(dá)，使用生存曲線來探索AIM2炎癥小體在泛癌中的預(yù)后意義，還全面分析了AIM2炎癥小體相關(guān)基因（AIM2i-RG）的突變和甲基化。作者使用單樣本基因集富集分析計(jì)算AIM2炎癥小體評(píng)分，并探索AIM2炎癥小體評(píng)分與免疫相關(guān)基因和免疫浸潤的相關(guān)性，在單細(xì)胞水平上分析了AIM2炎癥小體在泛癌中的作用，使用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（scRNA-seq）數(shù)據(jù)來評(píng)估AIM2炎癥小體在腫瘤微環(huán)境中的激活狀態(tài)。

研究結(jié)果：
一、AIM2相關(guān)基因在泛癌中的差異表達(dá)及其對(duì)預(yù)后的影響**
1. AIM2i-RGs的表達(dá)在不同腫瘤中有所不同，這表明AIM2i-RG的表達(dá)模式是腫瘤特異性的（圖1A）。
2. 對(duì)33個(gè)腫瘤的AIM2i-RGs進(jìn)行差異表達(dá)分析，發(fā)現(xiàn)PYCARD在膀胱尿皮癌（BLCA）、乳腺侵襲癌（BRCA）、宮頸鱗狀細(xì)胞癌和宮頸腺癌（CESC）、結(jié)腸腺癌（COAD）、食管癌（ESCA）、多形膠母細(xì)胞瘤（GBM）、KIRC、腎腎乳頭狀細(xì)胞癌（KIRP）、急性髓細(xì)胞白血病（LAML）、腦下級(jí)膠質(zhì)瘤（LGG）、肝肝肝癌（LIHC）、胰腺腺腺腺癌（PAAD）、直腸腺癌（READ）、胃腺癌（STAD）、睪丸生殖細(xì)胞腫瘤（TGCT）、甲狀腺癌（THCA）和子宮內(nèi)膜子宮內(nèi)膜癌（UCEC）（P < 0.05）。相比之下，CASP12在CESC、COAD、ESCA、KIRP、前列腺癌（PRAD）、READ、皮膚皮膚黑色素瘤（SKCM）、STAD和TGCT中的表達(dá)要高得多，在BLCA、BRCA、淋巴樣腫瘤彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤（DLBC）、KIRC、肺腺癌（LUAD）、肺鱗狀細(xì)胞癌（LUSC）、卵巢漿囊腺癌（OV）、PAAD、THCA、胸腺瘤（THYM）、UCEC和子宮癌肉瘤（UCS）中的表達(dá)較低（P< 0.05）。AIM2在DLBC、LAML、LUAD、LUSC和PRAD中的表達(dá)要高得多，在BLCA、BRCA、CESC、COAD、ESCA、GBM、頭頸鱗狀細(xì)胞癌（HNSC）、KIRC、LGG、OV、PAAD、SKCM、STAD和THYM中的表達(dá)率較低（P< 0.05）（圖1B）。
3. PYCARD的高表達(dá)在BRCA、STAD和Uveal黑色素瘤（UVM）中預(yù)后良好，是患者的保護(hù)因素。PYCARD的高表達(dá)顯示KIRC、KIRP和LGG的預(yù)后不良，是患者的危險(xiǎn)因素。CASP12的高表達(dá)在GBM、HNSC、KIRC、PAAD和SKCM中顯示出良好的預(yù)后。CASP12的高表達(dá)在KIRP、STAD和UVM中顯示預(yù)后不良。AIM2的高表達(dá)在BLCA、OV和SKCM中預(yù)后良好。AIM2的高表達(dá)在KIRC、KIRP和UVM中預(yù)后不佳。CASP1的高表達(dá)在MESO和STAD中預(yù)后良好。CASP1的高表達(dá)在LAML、LGG、LIHC和THYM中預(yù)后不佳。CASP4的高表達(dá)在MESO中預(yù)后良好。CASP1的高表達(dá)在GBM、KIRC、LGG、LIHC、LUSC、PAAD中預(yù)后不佳（圖1C）。

二、AIM 2i-RG及其基因突變分析

1.對(duì)于CASP12, Het擴(kuò)增是DLBC、UVM、LGG和腎嫌色細(xì)胞(KICH)中CNV的主要類型。Het缺失在READ、STAD、LUSC、UCEC、LIHC、THYM、BRCA、膽管癌(CHOL)、ESCA、腎上腺皮質(zhì)癌(ACC)、BLCA、GBM、UCS、肉瘤(SARC)、HNSC、CESC、嗜鉻細(xì)胞瘤和副神經(jīng)節(jié)瘤(PCPG)、SKCM和TGCT中是CNV的主要類型。對(duì)于AIM2, Het擴(kuò)增是大多數(shù)腫瘤中CNV的主要類型，而Het缺失是僅在KICH中AIM2中CNV的主要類型(圖2A)。1. CASP1的表達(dá)與STAD、KIRP、TGCT、THYM、LUAD、CESC、BLCA、LUSC、PAAD、ESCA、OV、SKCM、BRCA和HNSC中的CNV呈正相關(guān)（圖2B）。AIM2的表達(dá)與KIRP、KIRC、KICH、THYM和CESC中的CNV呈正相關(guān)，在LIHC、STAD、LUAD、PAAD、SKCM、BRCA和HNSC中的CNV呈負(fù)相關(guān)（圖2B）。
2. CASP1在UCEC中單核苷酸變體（SNV）的百分比更高（32%）。AIM2在UCEC、SKM、LUSC、COAD、STAD、LUAD和OV中的SNV比例更高，其中AIM2在UCEC中占SNV的比例最高（21%）。CASP4在UCEC、SKM、LUSC、COAD、STAD和LUAD中的SNV比例更高，其中CASP4在UCEC的SNV中所占比例最高（19%）。一般來說，PYCARD在泛癌基因變體中的SNV比例很低，在UCEC中最高為3%的SNV（圖2C）。錯(cuò)義突變是泛癌上述五個(gè)基因最常見的單核苷酸多態(tài)性（SNP）（圖2D），其中CASP1占SNP的最高百分比，為39%。剩余的基因是AIM2（33%）、CASP4（29%）、PYCARD（9%）和CASP12（7%）（圖2D）。

三、AIM2i-RGs在泛癌中甲基化的差異分析
1.在14個(gè)腫瘤中，AIM2在12個(gè)腫瘤（PRAD、ESCA、UCEC、KIRP、COAD、BLCA、LIHC、LUAD、LUSC、HNSC、KIPC和BRCA）中的甲基化水平較低，另一方面，AIM2只有一個(gè)腫瘤（THCA）的甲基化水平較高。PYCARD在PRAD、THCA、UCEC、COAD、BLCA和LUAD中甲基化水平高，PAAD、ESCA、LIHC、HNSC、KIRC和BRCA甲基化水平低（圖3A）。
2.AIM2的表達(dá)與SKCM、THCA、LUAD、ACC、COAD、BLCA、TGCT、LGG、KIRP、BRCA、直腸腺癌、食管癌（READ）、LUSC、SARC、KIRC、LIHC、STAD、LAML、HNSC、CESC、UVM、ESCA、間皮瘤（MESO）、UCEC、PRAD、PAAD、KICH、PCPG、淋巴樣腫瘤彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤（DLBC）、THYM和CHOL中的甲基化呈負(fù)相關(guān)。PYCARD的表達(dá)與SKCM、THCA、LUAD、ACC、COAD、BLCA、TGCT、LGG、KIRP、BRCA、READ、LUSC、SARC、KIRC、LIHC、STAD、LAML、HNSC、CESC、UVM、ESCA、MESO、UCEC、PRAD、PAAD、KICH、GBM、PCPG和THYM中的甲基化呈負(fù)相關(guān)。CASP1的表達(dá)與SKCM、THCA、LUAD、ACC、COAD、BLCA、TGCT、LGG、KIRP、BRCA、READ、LUSC、SARC、KIRC、LIHC、STAD、LAML、HNSC、CESC、UVM、ESCA、UCEC、PRAD、PAAD、KICH、GBM、PCPG、UCS和CHOL中的甲基化水平呈負(fù)相關(guān)（圖3B）。

四、AIM2i-RG的藥物敏感性分析

CASP4、PYCARD、CASP1和AIM2的表達(dá)與對(duì)AUY922、Bosutinib、二甲基草甘氨酸（DMOG）和Z-LNle-CHO的藥物敏感性呈負(fù)相關(guān)（圖4）。

五、AIM2表達(dá)的免疫組織化學(xué)驗(yàn)證

我們使用免疫組織化學(xué)檢查了114對(duì)結(jié)直腸癌與癌旁中AIM2的表達(dá)，并表明AIM2在結(jié)直腸癌中的表達(dá)率明顯較低（圖5A、B）。生存分析表明，低AIM2組結(jié)直腸癌患者的OS明顯低于高表達(dá)組（圖5C）。

六、AIM2炎癥小體評(píng)分的評(píng)分表達(dá)及其與分期的相關(guān)性
1. 作者基于ssGSEA算法構(gòu)建了一個(gè)AIM2炎癥小體評(píng)分，以全面評(píng)估AIM2炎癥體的狀態(tài)，探討AIM2炎癥小體評(píng)分與AIM2i-RG之間的聯(lián)系，結(jié)果表明，AIM2炎癥小體評(píng)分與AIM2i-RG顯著呈正相關(guān)。此外，還能觀察到AIM2i-RG之間存在顯著的強(qiáng)烈相關(guān)性，這表明AIM2i-RG之間存在密切聯(lián)系（圖6A）。
2.癌癥樣本中的AIM2炎癥小體評(píng)分明顯高于正常樣本，包括BLCA、CESC、COAD、DLBC、ESCA、GBM、HNSC、KIRC、KIRP、LAML、LG、LIHC、OV、PAAD READ、SKCM、STAD和TGCT（均P < 0.05）。BRCA、LUAD、LUSC、PRAD、THYM和UCS中的AIM2炎癥小體分?jǐn)?shù)低于正常樣本（圖6B）。

七、AIM2炎癥體評(píng)分在腫瘤中的預(yù)后意義
使用單變量Cox回歸分析探討AIM2炎癥小體評(píng)分的預(yù)后意義。OS結(jié)果表明，AIM2炎癥小體的高評(píng)分在ACC、BLCA、BRCA、CHOL、LIHC、LUAD、MESO、READ、SARC、STAD和THCA中具有良好的預(yù)后，并且是患者的保護(hù)因素。AIM2炎癥小體的高評(píng)分顯示KIRC、LAML、LGG、LUSC、PAAD、THYM、UCS和UVM的預(yù)后不良，是患者的危險(xiǎn)因素（圖7A）。DSS結(jié)果表明，高AIM2炎癥小體評(píng)分在ACC、BLCA、CHOL、LIHC、LUAD、MESO、SARC、SKCM、STAD、THCA和UCS中顯示出良好的預(yù)后，是患者的保護(hù)因素。AIM2炎癥小體的高評(píng)分顯示KIRC、LGG、LUSC、PAAD、UCEC和UVM的預(yù)后不佳，是患者的危險(xiǎn)因素（圖7B）。PFI結(jié)果表明，AIM2炎癥小體的高評(píng)分在ACC、BLCA、BRCA、CHOL、COAD、LIHC、LUAD、LUSC、MESO、READ、SKCM、STAD、TGCT和THCA中顯示出良好的預(yù)后，是患者的保護(hù)因素。AIM2炎癥小體的高評(píng)分顯示GBM、KIRC、KIRP、LGG、PAAD、PRAD、THYM和UVM的預(yù)后不佳，是患者的危險(xiǎn)因素（圖7C）。

八、AIM2炎癥小體評(píng)分在單細(xì)胞水平上的功能分析

AIM2炎癥小體得分與ALL、AML、CML、HNSCC和MEL中的凋亡呈正相關(guān)，與UM中的凋亡呈負(fù)相關(guān)。AIM2炎癥體評(píng)分與AML、BRCA、NSCLC、PC和RB的炎癥呈正相關(guān)，并與CML、MEL和UM的炎癥呈負(fù)相關(guān)。AIM2炎癥體評(píng)分與AML、CML、HNSCC和NSCLC的轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，并與LUAD和UM的轉(zhuǎn)移呈負(fù)相關(guān)（圖8）。

九、AIM2炎癥體評(píng)分與腫瘤純度的相關(guān)性
1.作者檢查33個(gè)腫瘤的AIM2炎癥小體評(píng)分與腫瘤浸潤免疫細(xì)胞之間的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)AIM2炎癥體評(píng)分與大多數(shù)腫瘤的T細(xì)胞濾泡輔助、自然殺傷（NK）細(xì)胞激活、巨噬細(xì)胞M2、T細(xì)胞CD8和巨噬細(xì)胞M1浸潤水平呈顯著正相關(guān)。此外，AIM2炎癥體評(píng)分顯示與ACC、BLCA、LGG、LIHC、PRAD、SARC、TGCT、THCA和THYM中的T細(xì)胞CD4天真的浸潤水平呈負(fù)相關(guān)（圖9）。

2.AIM2炎癥小體評(píng)分與GBM、PRAD、ESCA、CESC、MESO、OV、UCEC、PAAD、SARC、COAD、LUAD、BLCA、KIRP、BRCA、STAD、LUSC、TGCT、LIHC、THYM、SKCM CHOL、LAML、KICH、UVM、KIRC、READ、UCS、THCA、LGG、ACC、HNSC、DLBC和PCPG中的免疫細(xì)胞浸潤水平呈正相關(guān)（圖10A）。AIM2炎癥小體評(píng)分與PCPG、ACC、KICH、LGG、CHOL、PRAD、KIRP、LUSC、UCS、LUAD、BRCA、PAAD、GBM、THYM、STAD、LIHC、SARC、THCA、KIRC和COAD中的基質(zhì)細(xì)胞評(píng)分呈正相關(guān)。AIM2炎癥小體評(píng)分與CESC、HNSC和LAML的基質(zhì)細(xì)胞評(píng)分呈負(fù)相關(guān)（圖10B）。AIM2炎癥小體評(píng)分與TGCT、PCPG、LGG、THCA、KICH、ACC、KIRC、UCS、KIRP、UVM、CHOL、SARC、LUAD、GBM、LAML、LIHC、BRCA、PRAD、OV、STAD、MESO、LUSC、UCEC、PAAD、THYM、DLBC、CESC、SKCM、READ、BLCA、ESCA、COAD和HNSC中的腫瘤微環(huán)境評(píng)分呈正相關(guān)（圖10C）。

十、AIM2炎癥小體評(píng)分與免疫相關(guān)基因的相關(guān)性
1.AIM2炎癥小體評(píng)分和ICG之間的相關(guān)性表明，在絕大多數(shù)腫瘤中，AIM2炎癥小體評(píng)分與LGALS9、CD86、PDCD1LG2、HAVCR2、LAIR1、CD48、ICOS、PDCD1、TIGIT、CD27和LAG3的表達(dá)呈正相關(guān)，并與TNFSF9的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)（圖11A）。
2.作者又調(diào)查了AIM2炎癥小體得分與23之間的相關(guān)性免疫抑制基因。AIM2炎癥小體評(píng)分與大多數(shù)腫瘤中LGALS9、PDCD1LG2、HAVCR2、CD96、CD244、TIGIT、LAG3、PDCD1、CTLA4、IDO1和BTLA的表達(dá)呈正相關(guān)（圖11B）。AIM2炎癥小體評(píng)分與泛癌46個(gè)免疫激活基因之間的相關(guān)性結(jié)果表明，在絕大多數(shù)腫瘤中，AIM2炎癥小體評(píng)分與KLRK1、CD27、TNFSF13B、CD86、CD48、TMIGD2、TNFRSF18、LTA、TNFRSF17、TNFRSF13B、TNFRSF4 CD40LG、CD28、CD70、KLRC1、CD80、TNFRSF9、IL2RA、TNFRSF8、C10orf54、TNFSF14、MICB、TMEM173、CD40和ENTPD1呈正相關(guān)（圖11C）。
3.研究AIM2炎癥小體評(píng)分與趨化因子及其受體基因的相關(guān)性，結(jié)果表明，AIM2炎癥小體評(píng)分與絕大多數(shù)腫瘤中CCL5、CXCL13、CXCL11、CXCL9、CXCL10、CCL3、XCL2、CCL4、XCL1、CCL21、CCL8、CCL13、CCL22、CCL23和CCL19趨化因子基因的表達(dá)呈正相關(guān)，并與CCL11、CCL26和CXCL2的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)（圖11D）。AIM2炎癥小體評(píng)分與CXCR3、CXCR6、CCR5、CCR2、CCR1、XCR1和CCR7趨化因子受體基因呈正相關(guān)，并在絕大多數(shù)腫瘤中與CXCR1、CX3CR1、CCR3和CCR8呈負(fù)相關(guān)（圖11E）。

十一、AIM2炎癥小體評(píng)分與免疫治療反應(yīng)標(biāo)記的相關(guān)性（IM2炎癥體）的相關(guān)性
1. AIM2炎癥小體評(píng)分與GBM、UVM、PCPG、UCS、KICH、LGG、READ、HNSC、THCA、KIRC、SKCM、STAD、COAD、MESO、BRCA、SARC、CESC、LIHC、KIRP、PAAD、ESCA、BLCA、UCEC、PRAD、LUSC和OV中的腫瘤突變負(fù)荷（TMB）呈正相關(guān)（圖12A）。因此，在大多數(shù)腫瘤中，AIM2炎癥小體評(píng)分與TMB呈正相關(guān)。
2. 作者還分析了AIM2炎癥小體評(píng)分與微衛(wèi)星不穩(wěn)定性（MSI）之間的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)在KIRC中，AIM2炎癥體得分與MSI呈正相關(guān)。AIM2炎癥小體得分與GBM、STAD、SARC、CESC、LIHC和TGCT中的MSI呈負(fù)相關(guān)（圖12B）。
3. 通過對(duì)22個(gè)腫瘤的TIDE和AIM2炎癥體分?jǐn)?shù)的分析，可以觀察到所有AIM2炎癥小體分?jǐn)?shù)與TIDE分?jǐn)?shù)之間存在負(fù)相關(guān)，這在LAML、UCEC、OVM、SARC、UVM、OVR和BRCA中都很重要（圖12C）。

十二、KIRC腫瘤微環(huán)境中AIM2炎癥小體的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析
1. 作者在兩個(gè)內(nèi)部KIRC樣本上進(jìn)行scRNA-seq。使用Seurat的QC后，用13124個(gè)高質(zhì)量的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組信息進(jìn)行后續(xù)分析?；趖分布隨機(jī)鄰域嵌入（tSNE）算法的細(xì)胞聚類分析表明，上述細(xì)胞可以分為11個(gè)集群，即KIRC1、KIRC2、KIRC3、單核細(xì)胞1、單核細(xì)胞2、巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、NK細(xì)胞、CD4+ T細(xì)胞和CD8+ T細(xì)胞（圖13A）。此外，來自兩個(gè)不同來源的KIRC樣本的腫瘤細(xì)胞共享相同的集群（KIRC3）和唯一的集群（KIRC1和KIRC2）（圖13B）。
2. 接下來作者使用ssGSEA來計(jì)算KIRC腫瘤微環(huán)境細(xì)胞的AIM2炎癥小體評(píng)分，并比較不同細(xì)胞類型的AIM2炎癥小體評(píng)分差異（圖13C），發(fā)現(xiàn)不同細(xì)胞的AIM2炎癥小體得分存在顯著差異（圖13D）。這些結(jié)果表明，AIM2炎癥小體在KIRC腫瘤微環(huán)境的不同細(xì)胞中存在顯著差異，針對(duì)AIM2炎癥小體可能是調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境的新突破。

研究總結(jié)：
在本研究中，作者對(duì)泛癌中的AIM2炎癥小體進(jìn)行了全面分析，發(fā)現(xiàn)AIM2炎癥小體在各種甲基化腫瘤中異常表達(dá)，AIM2炎癥小體與腫瘤發(fā)育和預(yù)后密切相關(guān)。此外，作者也發(fā)現(xiàn)AIM2炎癥小體與免疫檢查點(diǎn)和調(diào)節(jié)基因密切相關(guān)。這些結(jié)果表明，AIM2炎癥小體在癌癥類型之間似乎變化很大，并有可能成為新的治療靶點(diǎn)。