掃碼聯(lián)系客服
自噬與免疫的夢(mèng)幻聯(lián)動(dòng)，你也能發(fā)7+
哈嘍大家好呀~癌癥免疫是近來(lái)大家關(guān)注的熱點(diǎn)，而生信人公眾號(hào)也推送過(guò)不少自噬相關(guān)預(yù)后signature的研究文章，兩者的夢(mèng)幻聯(lián)動(dòng)又能擦出怎樣的火花呢？今天小編給大家分享一篇4月22日發(fā)表在Frontiers in Immunology（IF:7.561）的好文，該研究干濕結(jié)合，構(gòu)建了肺腺癌自噬預(yù)后signature—— ATscore，并證實(shí)了該signature在預(yù)測(cè)肺腺癌免疫治療療效的潛在應(yīng)用價(jià)值，快來(lái)學(xué)習(xí)吧！
研究背景
肺腺癌（LUAD）是一種惡性程度高的腫瘤，其病人預(yù)后較差。越來(lái)越多的證據(jù)表明，自噬相關(guān)基因調(diào)控免疫細(xì)胞浸潤(rùn)，并與肺腺癌的預(yù)后相關(guān)。然而，目前缺乏有效的基于自噬相關(guān)的signature用于預(yù)測(cè)肺腺癌患者的預(yù)后和免疫治療療效。
公共數(shù)據(jù)來(lái)源及處理
該研究公共數(shù)據(jù)集來(lái)自TCGA和GEO數(shù)據(jù)庫(kù)。TCGA數(shù)據(jù)從GDC門戶網(wǎng)站下載，F(xiàn)PKM值被轉(zhuǎn)換為TPM值以便在不同樣本之間進(jìn)行比較。作者用R包“affy”的RMA算法對(duì)Affymetrix原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了定量的歸一化和背景校正。同時(shí)，使用R包“l(fā)imma”對(duì)Agilent的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。（細(xì)節(jié)決定成敗呀同志們，合理利用數(shù)據(jù)預(yù)處理的方法是研究的基礎(chǔ)！）
研究思路
首先，作者使用自噬調(diào)控因子進(jìn)行共識(shí)聚類分析，在確定了自噬聚類與免疫狀態(tài)之間的相關(guān)性后，作者構(gòu)建了ATscore。其次，作者在獨(dú)立驗(yàn)證集中驗(yàn)證了該signature的預(yù)后預(yù)測(cè)價(jià)值。最后，作者在單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)中證實(shí)了ATscore與腫瘤免疫狀態(tài)的相關(guān)性并證實(shí)了ATscore在PD-1阻斷治療響應(yīng)中的預(yù)測(cè)價(jià)值。
研究結(jié)果
1、自噬調(diào)節(jié)因子的共識(shí)聚類預(yù)測(cè)了LUAD患者的預(yù)后
基于單因素COX回歸分析，作者確認(rèn)了p<0.001的38個(gè)自噬相關(guān)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，R包 ConsensusClusterPlus根據(jù)這些自噬調(diào)控因子的表達(dá)模式將LUAD數(shù)據(jù)分為兩個(gè)亞組，這兩個(gè)亞組之間的病人預(yù)后存在顯著差異。而t-SNE分析顯示，這兩個(gè)自噬亞組被很好地分離出來(lái)，而自噬相關(guān)的調(diào)控因子明顯地將腫瘤樣本從正常組織樣本中分離出來(lái)。
2、LUAD自噬相關(guān)調(diào)控因子模式亞組間的轉(zhuǎn)錄組特征
GSVA富集分析表明meta隊(duì)列LUAD樣本中免疫和自噬相關(guān)的生物學(xué)通路大量富集，兩個(gè)自噬亞組間具有不同的免疫浸潤(rùn)細(xì)胞模式和轉(zhuǎn)錄特征模式。
在這部分結(jié)果中，作者先鋪墊并驗(yàn)證了自噬相關(guān)調(diào)控因子與LUAD患者的生存相關(guān)，引出下文signature的構(gòu)建
3、LUAD患者自噬相關(guān)調(diào)控因子signature的構(gòu)建及其與預(yù)后及功能注釋的相關(guān)性
在TCGA數(shù)據(jù)集中，基于單因素COX分析，作者篩選了20個(gè)調(diào)控因子作為候選基因集并進(jìn)一步基于隨機(jī)生存森林模型并計(jì)算特征重要性選出7個(gè)關(guān)鍵基因。其中，log-rank分析顯示，由CCR2、ITGB1和DRAM1這個(gè)三個(gè)基因構(gòu)建的signature的p值最低，可以預(yù)測(cè)LUAD患者的預(yù)后，作者將其命名為 ATscore。
ATscore較高的LUAD患者的總生存率明顯較差。ROC曲線顯示，ATscore可作為L(zhǎng)UAD患者3年總生存期的敏感指標(biāo)，同時(shí)，ATscore的AUC大于其他研究報(bào)道的模型。此外，單因素和多因素COX回歸分析表明ATscore是LUAD患者的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。
同時(shí)，作者在一個(gè)來(lái)自湘雅醫(yī)院的由70份LUAD腫瘤樣本組成的獨(dú)立驗(yàn)證隊(duì)列中驗(yàn)證了ATscore的預(yù)后價(jià)值，并對(duì)不同ATscore打分的患者進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組特征分析，結(jié)果顯示ATscore與T細(xì)胞選擇、T細(xì)胞譜系定型等體液免疫相關(guān)通路相關(guān)。CNA分析結(jié)果顯示，不同ATscore評(píng)分的患者有不同的拷貝數(shù)變化。體細(xì)胞突變分析顯示，與ATscore評(píng)分較高的患者TP53、TTN、MUC16、CSMD3和RYR2的突變頻率較高。
在這部分結(jié)果中，作者基于公共數(shù)據(jù)和生信算法構(gòu)建了LUAD患者自噬相關(guān)調(diào)控因子signature，并在獨(dú)立驗(yàn)證集中圍繞生存分析、轉(zhuǎn)錄表達(dá)、基因突變以及拷貝數(shù)變異進(jìn)行驗(yàn)證，豐富了主體科研故事
4、ATscore評(píng)分與單細(xì)胞特征的相關(guān)性
基于單細(xì)胞RNA測(cè)序數(shù)據(jù)，ATscore評(píng)分較高的腫瘤樣本中髓系祖細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞的比例較高，ATscore評(píng)分高低兩組之間具有顯著的免疫微環(huán)境多樣性，兩組之間自噬和免疫應(yīng)答相關(guān)的細(xì)胞功能和信號(hào)通路上存在顯著差異，LUAD腫瘤微環(huán)境中的T細(xì)胞可能通過(guò)PARs、IFN-II和IL-4通路與ATscore高評(píng)分的惡性細(xì)胞通信，從而調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲能力。
5、ATscore預(yù)測(cè)LUAD患者免疫治療療效
先前研究表明T細(xì)胞炎癥的GEP和CYT正在成為PD-1阻斷治療的預(yù)測(cè)生物標(biāo)志物。因此，作者探索了ATscore與這些已知的生物標(biāo)志物之間的相關(guān)性。結(jié)果表明，TCGA隊(duì)列中ATscore評(píng)分較低的患者的GEP和CYT表達(dá)評(píng)分相對(duì)較高。同時(shí)，作者還采用TIDE算法來(lái)評(píng)估ATscore和LUAD腫瘤免疫治療反應(yīng)的一致性。結(jié)果表明，在TCGA隊(duì)列中ATscore較高的患者對(duì)免疫治療的響應(yīng)較差，ATscore評(píng)分可能與免疫治療響應(yīng)呈負(fù)相關(guān)。
6、DRAM1抑制了LUAD細(xì)胞的增殖和遷移
在構(gòu)成ATscore的三種自噬調(diào)控因子中，CCR2和ITGB1得到了廣泛的討論，并被認(rèn)為是LUAD發(fā)展中的重要調(diào)控因子。然而，DRAM1的生物學(xué)功能仍存在爭(zhēng)議。為了驗(yàn)證研究中預(yù)測(cè)的DRAM1在ATscore中的抑癌作用，作者使用siRNA抑制了A549和H1299細(xì)胞中DRAM1的表達(dá)，結(jié)果表明抑制DRAM1可顯著促進(jìn)LUAD細(xì)胞的增殖和DNA復(fù)制能力。
在這部分結(jié)果中，作者緊跟時(shí)事，圍繞單細(xì)胞以及免疫治療熱點(diǎn)，并結(jié)合濕實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了signature的可靠性
小編總結(jié)
這篇研究中，作者將自噬與免疫巧妙結(jié)合，一步步鋪墊中娓娓道來(lái)完整的科研故事，其中涉及的生信分析并不復(fù)雜，但卻細(xì)節(jié)滿滿，其驗(yàn)證思路也相當(dāng)豐富，值得學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)更多干貨來(lái)生信人，發(fā)高分好文，相信你也可以！
Li, X., Dai, Z., Wu, X., Zhang, N., Zhang, H., Wang, Z., Zhang, X., Liang, X., Luo, P., Zhang, J., et al. (2022). The Comprehensive Analysis Identified an Autophagy Signature for the Prognosis and the Immunotherapy Efficiency Prediction in Lung Adenocarcinoma. Front Immunol 13, 749241.
