生信文章以“短平快”的優(yōu)勢，越來越被廣大科研er青睞。今天就為各位醫(yī)學(xué)童鞋安排解讀2021年10月最新發(fā)表在Frontiers in Molecular Biosciences（IF=5.246）期刊上的文章。研究發(fā)現(xiàn)免疫相關(guān)基因?qū)π盘柨梢杂行У卦u估肝癌的整體生存率，并能提供免疫檢查點治療反應(yīng)性與靶向藥物敏感性之間的關(guān)系。大家趕快一起學(xué)起來，開辟生信研究的新思路！
肝癌免疫相關(guān)基因?qū)︻A(yù)后標志的發(fā)展與驗證
目的：隨著肝癌(HCC)發(fā)病率的增加和免疫治療預(yù)后不良，對患者的個性化管理和治療需要可靠的免疫相關(guān)基因?qū)?IRGPs)預(yù)后特征。
方法：從TCGA和ICGC數(shù)據(jù)庫中獲取肝癌患者的基因表達譜和臨床信息。免疫相關(guān)基因?qū)κ抢妹庖呦嚓P(guān)基因(IRGs)構(gòu)建的，變異很大。采用LASSO回歸分析構(gòu)建免疫相關(guān)基因?qū)撕?。通過ICGC隊列驗證了免疫相關(guān)基因?qū)撕?。?0個變異率高的免疫相關(guān)基因構(gòu)建了1309個免疫相關(guān)基因?qū)Α?/p>
結(jié)果：作者的研究獲得了50個與預(yù)后顯著相關(guān)的免疫相關(guān)基因?qū)?，并?gòu)建了一個包含17個免疫相關(guān)基因?qū)Φ臉撕?。在TCGA和ICGC隊列中，根據(jù)免疫相關(guān)基因?qū)μ卣鲗⒒颊叻譃楦呶＝M和低危組。低?；颊叩目偵嫫诿黠@長于高?；颊?。經(jīng)臨床和病理因素調(diào)整后，多因素分析顯示免疫相關(guān)基因?qū)π盘柺且粋€獨立的預(yù)后因素。ROC曲線驗證了標簽的準確性。此外，基因集富集分析(GSEA)顯示，其特征與免疫生物學(xué)過程有關(guān)，不同危險患者的免疫微環(huán)境狀況不同。
結(jié)論：作者的研究提出的免疫相關(guān)基因?qū)π盘柨梢杂行У卦u估肝癌的整體生存率，并能提供免疫檢查點治療反應(yīng)性與靶向藥物敏感性之間的關(guān)系，從而為肝癌的診斷和治療提供新的思路。
1. 數(shù)據(jù)的獲取和整理
從TCGA數(shù)據(jù)庫下載肝癌水平3 RNA-seq數(shù)據(jù)和臨床資料，包括正常組織(n=50)和腫瘤組織(n=374)。365例腫瘤患者有生存時間和生存狀態(tài)，其中247例患者的臨床資料(年齡、性別、組織學(xué)分級、TNM分期、血管浸潤、甲胎蛋白)。
從ICGC數(shù)據(jù)庫下載肝癌的RNA-seq數(shù)據(jù)和臨床資料，其中包括正常組織202例和腫瘤組織243例。232例腫瘤患者有生存時間、生存狀況和臨床資料(年齡、性別、TNM分期)。免疫相關(guān)基因?qū)Φ牧斜硎菑腎MMPORT下載的。
2. 免疫相關(guān)基因?qū)撕灥臉?gòu)造與定義
主成分分析(PCA)首先對這兩個群體的表達譜進行了分析。結(jié)果表明，兩組數(shù)據(jù)中腫瘤組織和正常組織的分布存在差異，可供進一步分析。在TCGA隊列中鑒定出231種差異免疫相關(guān)基因?qū)?，在ICGC隊列中鑒定出172種差異免疫相關(guān)基因?qū)?。作者獲得了120個共享的差異免疫相關(guān)基因?qū)?，并將它們顯示在蛋白-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)中(圖1A)。為了獲得高變異的基因，作者在120個免疫相關(guān)基因?qū)χ羞M行了篩選。篩選標準是腫瘤樣本中這些基因的絕對誤差中位數(shù)大于1.90，最終構(gòu)建了1309對免疫相關(guān)基因?qū)ΑＴ赥CGA隊列中評價這些免疫相關(guān)基因?qū)εc總生存率的相關(guān)性，篩選出50例與預(yù)后相關(guān)的免疫相關(guān)基因，以P<0.001為切斷標準(圖1C)。通過LASSOCox比例風(fēng)險回歸，在TCGA隊列上構(gòu)造了一個由17個免疫相關(guān)基因?qū)M成的標簽。免疫相關(guān)基因簽名由22個唯一的免疫相關(guān)基因組成。最后，利用時間依賴的ROC曲線確定風(fēng)險評分的最佳臨界值為0.210，將患者分為高?；虻惋L(fēng)險患者(圖1B)。此時，敏感性為74.1%，特異性為75.5%。在TCGA隊列中，高?；颊吲c組織學(xué)分級、Child-Pugh分級、甲胎蛋白、血管浸潤和TNM分期有顯著的相關(guān)性(表1)。高危組患者的總體生存率低于低危組(圖2A)。PCA分析表明，不同風(fēng)險患者的分布模式是對比的(圖2B)。ROC曲線評估預(yù)后標志的預(yù)后能力，1年時曲線下面積為0.809，2年為0.757，3年為0.712(圖2C)。
3. 免疫相關(guān)基因?qū)撕烆A(yù)測生存的可行性驗證
為了確定標簽是否具有預(yù)測價值，將標簽作為獨立的外部驗證應(yīng)用于ICGC隊列。根據(jù)上述風(fēng)險評分將ICGC患者分為高危組和低危組。ICGC組高?；颊咭才cTNM分期相關(guān)(表1)。同時，高風(fēng)險組患者的總體生存率低于低危組(圖2D)。PCA分析顯示兩組患者的分布模式不同(圖2E)。此外，1年的ROC曲線為0.772，2年為0.744，3年為0.759(圖2F)。
4. 免疫相關(guān)基因?qū)撕炞鳛楠毩㈩A(yù)后因素
在TCGA組中，單因素COX分析顯示TNM分期、血管浸潤、免疫相關(guān)基因?qū)π盘柵c肝癌的預(yù)后密切相關(guān)。經(jīng)年齡、性別、組織學(xué)分級、TNM分期、血管浸潤、甲胎蛋白等臨床病理因素調(diào)整后，TNM分期和免疫相關(guān)基因?qū)π盘柺嵌嘁蛩谻ox分析的獨立危險因素(圖3A)。同樣，在ICGC隊列中，單因素COX分析顯示，TNM分期和免疫相關(guān)基因?qū)π盘栆才c肝癌的預(yù)后密切相關(guān)。多因素Cox分析顯示，TNM分期和免疫相關(guān)基因?qū)π盘栆彩怯绊懻w生存的獨立危險因素(圖3B)。在TCGA和ICGC隊列中，高、低風(fēng)險患者在TNM階段的分布不同。此外，免疫相關(guān)基因?qū)酥緦⒃缙?I和II)和晚期(III和IV)肝癌患者分為不同的預(yù)后組。另外，對于Ⅱ期疾病的患者，低風(fēng)險患者在TCGA隊列和ICGC隊列中都有良好的預(yù)后。同樣，對于Ⅲ、Ⅳ期晚期患者，低風(fēng)險患者在TCGA隊列和ICGC隊列中也有良好的預(yù)后?？偟膩碚f，免疫相關(guān)基因?qū)Φ暮灻坪跄軌颡毩⒌卦u估肝癌的整體存活情況。
5. 功能詮釋與高危和低?；颊呙庖呒毎?/span>
GSEA結(jié)果表明，某些免疫相關(guān)的生物學(xué)過程參與了高?；颊?，如天然免疫反應(yīng)的激活、抗原的加工和MHCⅠ類抗原的遞呈、活化的T細胞增殖的陽性調(diào)節(jié)、I型干擾素介導(dǎo)的信號通路的調(diào)節(jié)等。有趣的是，某些免疫相關(guān)的KEGG通路在高?；颊咧懈患?，如FC epsilon RI信號通路、MAPK信號通路、mTOR信號通路、NOD樣受體信號通路。這些結(jié)果表明，免疫相關(guān)的生物學(xué)過程可能在肝癌的發(fā)生發(fā)展中起著不可或缺的作用。作者進一步探討了高風(fēng)險和低風(fēng)險人群中免疫細胞和免疫相關(guān)功能的狀況。在TCGA隊列中，高危患者與腫瘤浸潤免疫細胞(aDCs、巨噬細胞、TH2細胞、Treg)呈正相關(guān)，與Mast細胞、中性粒細胞和NK細胞呈負相關(guān)(圖4A)。在ICGC組中，除Mast細胞無統(tǒng)計學(xué)意義外，其結(jié)果與TCGA的結(jié)果一致(圖4C)。在TCGA隊列中，高?；颊吲cMHCⅠ級呈正相關(guān)，與Ⅱ型IFN反應(yīng)呈負相關(guān)(圖4B)。在ICGC隊列中，獲得了相同的結(jié)果(圖4D)。
6. 免疫檢查點治療的反應(yīng)性與靶向藥物的敏感性
免疫檢查點治療在腫瘤治療中取得了較好的效果，在肝癌領(lǐng)域取得了重大突破。因此，作者研究了免疫檢查點標記在低風(fēng)險和高?；颊咧械谋磉_情況。在TCGA和ICGC隊列中，免疫檢查點標記(CD276、HHLA2、TNFRSF18、TNFSF9、LGALS9)在高?；颊咧斜磉_較高，且免疫相關(guān)基因?qū)擞浥c這些標記呈正相關(guān)(圖5A-E)。目前已批準的酪氨酸激酶抑制劑已在臨床試驗中證明了治療肝細胞癌的有效性，這有助于肝癌患者的治療和治療。因此，我們評估了每個樣本的IC50，并觀察到八種小分子酪氨酸激酶抑制劑的IC50在兩組間有顯著性差異。結(jié)果表明，Axitinib、motesanib、Dasatinib、Nilotinib、Erlotinib、Pazopanib、Lapatinib和saracatinib對低危患者更為敏感(圖6A-H)。這可能為肝癌患者的治療提供一個準確的策略。
本研究提出的免疫相關(guān)基因?qū)π盘柨梢詼蚀_地預(yù)測肝癌患者的預(yù)后，指導(dǎo)臨床醫(yī)生做出具體的治療決策。還提供了與免疫檢查點和目標藥物的反應(yīng)之間的關(guān)系。
