掃碼聯系客服
導讀
單基因的生信研究方法就是對某個具體的基因進行全景的、多組學層面的分析，可操作性極強。下文的作者利用TCGA數據庫探索CD147在泛癌的表達水平和突變情況，采用KM分析CD147的預后價值。通過基因集變異分析（GSVA）和單細胞測序分析探討了CD147在腫瘤細胞和間質細胞上的表達。應用組織芯片多重免疫熒光染色技術檢測CD147與巨噬細胞標志物CD68、CD163在泛癌組織中的共表達。最后，對基于CD147表達的免疫治療反應和敏感小分子藥物進行了預測。
背景知識
CD147是一種重要的細胞表面糖蛋白，表達于多種細胞，如腫瘤細胞、上皮細胞、腫瘤相關成纖維細胞、T細胞、外周血單核細胞等。CD147是一種基質金屬蛋白酶調節劑（MMPs），后來人們發現發現CD147在癌癥治療中起著至關重要的作用。越來越多的研究表明，CD147通過重編程糖酵解代謝、誘導基質降解、促進腫瘤細胞侵襲和轉移等多種機制促進腫瘤進展。然而，CD147參與泛癌免疫和進展的具體機制仍不清楚。此外，TME中CD147水平與免疫浸潤的關系還沒有得到充分的研究。
本文腫瘤縮寫：腎上腺皮質癌(ACC)、膀胱癌(BLCA)、乳腺癌(BRCA)、宮頸癌(CESC)、膽管細胞癌(CHOL)、結直腸癌(COAD)、食道癌(ESCA)、膠質母細胞瘤(GBM)、頭頸部鱗狀細胞癌(HNSC)、腎嫌色細胞癌(KICH)、腎透明細胞癌(KIRC)、腎乳頭狀細胞癌(KRIP)、低級別膠質瘤(LGG)、肝細胞癌(LIHC)、肺腺癌(LUAD)、肺鱗狀細胞癌(LUSC)、間皮瘤(MESO)、卵巢漿液性囊腺癌(OV)、胰腺癌(PAAD)、肝細胞癌(LIHC)、肺腺癌(LUAD)、間皮瘤(MESO)、卵巢漿液性囊腺癌(OV)、胰腺癌(PAAD)。嗜鉻細胞瘤和副神經節瘤(PCPG)、前列腺癌(PRAD)、直腸癌(READ)、肉瘤(SARC)、皮膚黑色素瘤(SKCM)、胃腺癌(STAD)、睪丸癌(TGCT)、甲狀腺癌(THCA)、胸腺瘤(THYM)、子宮內膜癌(UCEC)、子宮癌肉瘤(UCS)和眼部黑色素瘤(UVM)。
結果解讀
本文選取TCGA數據庫中的泛癌樣本進行后續分析。作者研究設計的流程圖如圖1所示。
為了全面闡述CD147在正常組織和癌組織中的表達。首先，基于GTEx數據集，作者觀察了CD147在31個正常組織中的表達水平(圖2A)。CD147富集率最高的三個組織是睪丸、心臟和結腸。來自CCLE數據庫的數據表明，CD147在這38個腫瘤細胞系(圖2B)中高表達，特別是在膠質瘤、髓母細胞瘤、黑色素瘤、子宮內膜和甲狀腺中。來自HPA數據集的數據表明，CD147 RNA富集率最高的五個細胞系是U-87、U-2197、NTERA-2、HaCaT和MCF7(圖2C)。另外，作者還發現，CD147在幾乎所有癌癥中顯著高于正常對照（除KIRC、LAML、READ、UCS、SARC以及 PCPG (圖2D)。
接下來，作者通過KM分析研究CD147在泛癌中的預后價值。CD147在預測腫瘤類型中的OS(圖3A)和DSS(疾病特異性存活率，圖3B)方面具有顯著的價值。在BRCA、CHOL、COAD、HNSC、LGG、LIHC、LUAD、SARC和SKCM中，CD147升高與OS縮短有關(圖3C)。而在ACC、KICH、KIRC、KIRP、UCEC中，CD147的增加與更長的OS相關(圖3C)。此外，CD147的過表達與BRCA、HNSC、LGG、LIHC、LUAD、READ、SARC、SKCM和THCA的DSS降低有關，而與ACC、DLBC、KIRC、KIRP、UCEC的DSS延長有關。
為了闡明CD147在泛癌TME中與免疫細胞的關系，作者應用了TIMER (圖4A)、EPIC(圖4B)、QuanTIseq(圖4C)、MCP-Counter(圖4D) 等免疫細胞定量算法。作者發現，在BRCA、KIRC、KRIP、PRAD和SKCM中，CD147升高與CD4+T細胞、CD8+T細胞、中性粒細胞、B細胞和巨噬細胞呈顯著正相關(圖4A、B、D)。 在BLCA、BRCA、COAD、GBM、KIRC、PRAD、LIHC、PRAD、LUAD、STAD和SKCM中的巨噬細胞與M1或M2巨噬細胞顯著相關(圖4C)。
此外，作者還發現CD147與COAD、DLBC、ESCA、HNSC、KIRC、KIRP、LIHC、LUSC、SKCM、和 STAD呈正相關，而與TGCT的微衛星不穩定性(MSI)呈負相關(圖5A)。CD147與COAD、ESCA、GBM、KIRP、LGG、PAAD、STAD、胸腺瘤(THYM)和UCEC的腫瘤突變負荷(TMB)呈正相關(P<0.05)，而與LAML的TMB負相關(圖5B)。然后作者探討了CD147的表達與經典免疫檢查點的關系，如SIGLEC15、TIGIT、CD274、HAVCR2、PDCD1、CTLA4、LAG3和PDCD1LG2(圖5C)，這表明這些免疫檢查點中的大多數與CD147的表達水平密切相關，特別是在BLCA、GBM、KIRC、PAAD、PRAD、LUSC、SKCM和THCA。綜上所述，CD147在泛癌的免疫侵襲中起重要作用，可能成為腫瘤治療的新的免疫治療靶點。
根據GSVA計算的GO項，CD147與各種癌癥中的免疫相關途徑呈負相關，特別是在BRCA、GBM、KIRC、KRIP、PRAD、SKCM和THCA中(圖6A)。有趣的是，這些通路大多與成纖維細胞、T細胞和巨噬細胞激活和增殖有關。同時，作者發現前三個負富集途徑是阿爾茨海默病、亨廷頓病、帕金森病、谷胱甘肽代謝和丙酮酸代謝（圖6B），而前四個正富集途徑是基于KEGG的 ABC轉運蛋白項（圖6C）。根據HALLMARK術語，糖酵解、MYC靶點和氧化磷酸化是前三個負富集途徑（圖6D），而前四個正富集途徑是KRAS信號傳導、精子發生、膽汁酸代謝和同種異體移植排斥（圖6E）。
然后，作者研究了CD147在幾種癌癥類型的腫瘤和基質細胞上的表達，包括GBM(圖7A)，hNSC(圖7B)，KIRC(圖7C)，LUAD(圖7D)，PRAD(圖7E)，CHOL(圖7F)等。
此外，作者還使用多重免疫熒光染色驗證了CD147與巨噬細胞(CD68)和M2巨噬細胞(CD163)在這些癌細胞中的共表達，其中CD68標記為紅色，CD163標記為綠色，CD147標記為紫色，DAPI標記為藍色。結果表明，CD147在WHO III級膠質瘤中的表達高于WHO II級膠質瘤(圖8A)。GBM組織多重免疫熒光染色數據顯示CD147在M2巨噬細胞高表達(圖8B)。作者在UTUC癌組織和正常組織中發現了大量CD163陽性細胞(圖8C)。此外，作者還發現CD147在BLCA(圖8D)、LSCC(圖8E)、THCA(圖8F)、CESC(圖8G、H)、PSCC (圖8I)和TGCT(圖8K)中的表達高于正常組織。Gleason評分較高的PRAD樣本的CD147水平低于Gleason評分較低的樣本(圖8L)。有趣的是，CD147主要表達在BLCA、LSCC、CESC、PSCC、TGCT和PRAD的CD163+M2巨噬細胞上。此外，CD147在UTUC、THCA、BLCA、CESC、OPV和OV的CD68+巨噬細胞上也有表達(圖8J)。
最后，為了充分發掘CD147作為泛癌新免疫靶點的潛在價值，作者基于CD147的表達預測了免疫治療的反應和敏感藥物(圖9) 值得注意的是，CD147可以顯著預測4個小鼠免疫治療隊列中的免疫治療反應，其中應答者的CD147水平更有可能升高(圖9A)。作者還根據CD147對人類免疫治療隊列免疫治療反應的預測能力，通過將其與標準化生物標記物進行比較，計算了CD147的生物標記物相關性。作者發現在25個免疫治療隊列中有12個隊列的CD147的AUC超過0.5 (圖9B)。根據GDSC數據集，CD147水平與藥物敏感性之間的相關性表明，甲氨蝶呤、TPCA-1(IKK-2抑制劑)和PAC-1(第一酶原激活化合物)與CD147表達正相關 (圖9C)。相反，博萊霉素、17-AAG（一種Hsp90抑制劑）和多西他賽與CD147表達負相關 (圖9C)。根據CTRP數據集，CD147水平與藥物敏感性之間的相關性表明，LRRK2-IN-1(LRRK2的選擇性的抑制劑)、PRIMA-1(突變型P53激活因子)和Tacedinaline (HDAC的抑制劑)與CD147表達正相關 (圖9D)。這些結果證明了CD147在泛癌中的免疫治療價值。更重要的是，作者還預測了用于治療的靶向和小分子藥物，為以CD147為靶點的泛癌免疫治療提供方向。
全文總結
本文是一篇結合了bulk和單細胞測序的單基因泛癌文章，然后，作者利用多重免疫熒光染色技術檢測CD147在泛癌組織中的共表達。最后，對基于CD147表達的免疫治療反應和敏感小分子藥物進行了預測。總之，這篇文章證明在多種癌癥類型中，CD147與臨床結局和免疫浸潤密切相關。抑制CD147依賴的信號通路可能是腫瘤免疫治療的一種有效的有前途的治療策略。
參考文獻：
1. Zhang J, Wang Z, Zhang X, et al. Large-Scale Single-Cell and Bulk Sequencing Analyses Reveal the Prognostic Value and Immune Aspects of CD147 in Pan-Cancer. Front Immunol 2022;13:810471.doi:10.3389/fimmu.2022.810471 .
