啥？轉(zhuǎn)錄組學(xué)發(fā)文競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越大了？別慌，一根筷子易折斷，十根筷子折不斷。單靠轉(zhuǎn)錄組打的吃力了，咱就來(lái)個(gè)多組學(xué)分析。用多組學(xué)分析不但可以拓寬分析范圍，還可以通過(guò)多方面分析，更容易碰撞出新的生物標(biāo)志物以及治療靶點(diǎn)等亮眼的火花。 而小云今天就發(fā)現(xiàn)中國(guó)藥科大學(xué)王小晟團(tuán)隊(duì)就巧妙的利用多組學(xué)分析輕松的拿下了7分+的純生信文章。文章利用免疫治療數(shù)據(jù)和TCGA多組學(xué)數(shù)據(jù)的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，探索黑色素瘤免疫治療反應(yīng)的預(yù)測(cè)性生物標(biāo)志物。而

不做實(shí)驗(yàn)?zāi)馨l(fā)上7分+

，快讓小云來(lái)給大家分析一下其中的玄機(jī)吧~ 1，目前

多組學(xué)分析就是個(gè)發(fā)高分的“顯眼包”

，而作者抓住了這個(gè)分析方法，首次在基因組、轉(zhuǎn)錄組、表觀基因組和蛋白質(zhì)組水平上揭示了一系列與黑色素瘤免疫治療反應(yīng)顯著相關(guān)的分子特征； 2，

免疫治療反應(yīng)

在腫瘤治療的研究中可以說(shuō)是一個(gè)頗具創(chuàng)新的研究切入點(diǎn)，作者從該切入點(diǎn)進(jìn)行研究，大大的提高的文章的創(chuàng)新性； 3，文中

基于多種數(shù)據(jù)信息建立了邏輯回歸模型

，用該模型可以有效預(yù)測(cè)TCGA-SKCM隊(duì)列中反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤，為文章增加了亮點(diǎn)； 4，文章得到的生物標(biāo)志物在免疫治療反應(yīng)中具有潛在的預(yù)測(cè)價(jià)值，具有實(shí)際的

臨床指導(dǎo)意義

。所以想要不做實(shí)驗(yàn)也能發(fā)高分的小伙伴們可以借鑒一下本文的研究思路哦~

題目：通過(guò)多組學(xué)分析確定與黑色素瘤免疫治療反應(yīng)相關(guān)的生物標(biāo)志物

雜志：Comput Biol Med

影響因子：IF=7.7

發(fā)表時(shí)間：2023年10月

研究背景

黑色素瘤（SKCM）是一種具有高度侵襲性和最致命的皮膚癌。雖然手術(shù)切除后早期黑色素瘤的5年相對(duì)生存率超過(guò)95%，但晚期黑色素瘤的預(yù)后仍然很差。傳統(tǒng)療法，如化療，對(duì)晚期黑素瘤患者的生存效益有限。盡管免疫檢查點(diǎn)抑制劑(ICIs)在黑色素瘤治療中顯示出最大的成功，但只有一小部分黑色素瘤患者對(duì)ICIs反應(yīng)良好。因此，確定免疫治療反應(yīng)的預(yù)測(cè)性生物標(biāo)志物至關(guān)重要。所以在本研究中作者利用免疫治療數(shù)據(jù)和癌癥基因組圖譜(TCGA)多組學(xué)數(shù)據(jù)的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，探索黑色素瘤免疫治療反應(yīng)的預(yù)測(cè)性生物標(biāo)志物。

數(shù)據(jù)來(lái)源

研究思路

作者首先利用7個(gè)不同的RNA-seq數(shù)據(jù)集生成了SKCM基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)集CT；利用4個(gè)含有ICI治療臨床數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集創(chuàng)建了SKCM體細(xì)胞突變分析數(shù)據(jù)集CM?；趦蓚€(gè)數(shù)據(jù)集利用T檢驗(yàn)和Fisher檢驗(yàn)確定了反應(yīng)性和非反應(yīng)性SKCM之間的差異表達(dá)基因(DEGs)以及突變率顯著差異的基因，并以這些基因?yàn)樘卣?，建立了logistic回歸模型來(lái)預(yù)測(cè)TCGA-SKCM隊(duì)列中反應(yīng)性和非反應(yīng)性SKCM。接下來(lái)作者利用多組學(xué)分析比較了反應(yīng)性和非反應(yīng)性SKCM的各種分子和臨床特征：在轉(zhuǎn)錄組上，通過(guò)比較抗腫瘤免疫特征（CD8+ T細(xì)胞、NK細(xì)胞等）比較兩種SKCM的抗腫瘤免疫反應(yīng)，通過(guò)比較2220個(gè)miRNA的表達(dá)比較了兩種SKCM的差異表達(dá)miRNA和相關(guān)基因靶點(diǎn)；在基因組上，通過(guò)比較腫瘤突變負(fù)荷(TMB)、拷貝數(shù)變異(CNA)、腫瘤內(nèi)異質(zhì)性(ITH)、腫瘤抑制基因和致癌基因的突變來(lái)比較兩種SKCM的基因組特征；在蛋白組上，通過(guò)比較了208個(gè)蛋白的表達(dá)比較了兩種SKCM之間的蛋白表達(dá)特征；在表觀基因組上，通過(guò)分析DNA甲基化數(shù)據(jù)比較了兩種SKCM的甲基化譜；最后通過(guò)生存分析和表型特征比較了臨床特征和結(jié)果，從而揭示與免疫治療反應(yīng)顯著相關(guān)的分子特征，而其中一些有望成為SKCM免疫治療反應(yīng)的預(yù)測(cè)性生物標(biāo)志物。

主要結(jié)果

1. TCGA-SKCM患者免疫治療反應(yīng)和非反應(yīng)的預(yù)測(cè)

作者首先基于CM數(shù)據(jù)集構(gòu)建了一個(gè)邏輯回歸模型來(lái)預(yù)測(cè)免疫治療反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤。將該模型應(yīng)用于TCGA-SKCM數(shù)據(jù)集，預(yù)測(cè)了101個(gè)反應(yīng)病例和371個(gè)非反應(yīng)病例。而后基于CT數(shù)據(jù)集，作者在反應(yīng)組和非反應(yīng)組之間確定了245個(gè)DEGs，并基于DEGs的表達(dá)譜對(duì)TCGA黑素瘤進(jìn)行了分層聚類。該分析確定了在反應(yīng)性黑色素瘤中高度表達(dá)上調(diào)的DEGs以及在非反應(yīng)性黑色素瘤中表達(dá)上調(diào)的DEGs，并將兩組TCGA黑素瘤分別定義為反應(yīng)組和無(wú)反應(yīng)組。因此，通過(guò)上述分析分別基于體細(xì)胞突變和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)確定了TCGA-SKCM中兩組反應(yīng)性黑色素瘤和兩組非反應(yīng)性黑色素瘤。最后，在TCGA-SKCM中確定了170例無(wú)反應(yīng)和56例反應(yīng)的黑色素瘤病例(圖1)。

圖1?TCGA-SKCM中反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤的預(yù)測(cè)方法

2. 反應(yīng)性黑色素瘤比非反應(yīng)性黑色素瘤表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗腫瘤免疫反應(yīng)

人類白細(xì)胞抗原(HLA)在抗腫瘤免疫反應(yīng)和免疫治療反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用。作者發(fā)現(xiàn)24種HLA基因在反應(yīng)性黑色素瘤中的表達(dá)水平明顯高于非反應(yīng)性黑色素瘤(圖2A)。四種典型的抗腫瘤免疫特征在反應(yīng)性黑色素瘤中的富集程度明顯高于非反應(yīng)性黑色素瘤(圖2B)。此外，與非反應(yīng)性黑素瘤相比，反應(yīng)性黑素瘤的免疫刺激特征明顯高于免疫抑制特征(圖2C)。同時(shí)免疫刺激細(xì)胞亞型在反應(yīng)性黑色素瘤中的比例可能高于非反應(yīng)性黑色素瘤(圖2D)。相比之下，免疫抑制細(xì)胞亞型在非應(yīng)反應(yīng)黑色素瘤中的比例往往高于反應(yīng)性黑色素瘤(圖2E)。而激活的肥大細(xì)胞在非反應(yīng)性黑色素瘤中的比例明顯高于反應(yīng)性黑色素瘤(圖2E、F)。此外，反應(yīng)性黑色素瘤的PD-L1表達(dá)水平明顯高于非反應(yīng)性黑色素瘤(圖2G)，綜上結(jié)果表明反應(yīng)性黑色素瘤比非反應(yīng)性黑色素瘤具有更活躍的抗腫瘤免疫特征。

圖2?反應(yīng)性黑色素瘤比非反應(yīng)性黑色素瘤具有更強(qiáng)的抗腫瘤免疫反應(yīng)

3.反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤具有顯著不同的基因組特征

TMB和CNA的增加體現(xiàn)了癌癥基因組的不穩(wěn)定性。正如預(yù)期的那樣，反應(yīng)性黑色素瘤的TMB明顯高于非反應(yīng)性黑色素瘤(圖3A)。因此，在應(yīng)答性黑色素瘤中，新抗原負(fù)荷比在非應(yīng)答性黑色素瘤中更豐富(圖3B)。相反，反應(yīng)性黑色素瘤的CNA評(píng)分遠(yuǎn)低于無(wú)反應(yīng)性黑色素瘤(圖3C)。這些結(jié)果表明TMB和CNA是免疫治療反應(yīng)的陽(yáng)性和陰性預(yù)測(cè)因子。ITH是基因組不穩(wěn)定的結(jié)果，與抗腫瘤免疫和免疫治療反應(yīng)負(fù)相關(guān)。作者發(fā)現(xiàn)響應(yīng)性黑素瘤的ITH評(píng)分明顯低于非響應(yīng)性黑素瘤(圖3D)。

圖3?反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤的基因組特征比較

4.反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤具有明顯不同的突變譜

腫瘤抑制基因和致癌基因的突變與抗腫瘤免疫反應(yīng)和免疫治療反應(yīng)有關(guān)。作者比較了反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤之間172個(gè)驅(qū)動(dòng)基因的突變頻率。發(fā)現(xiàn)48個(gè)基因在反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤中更頻繁地發(fā)生突變。在48個(gè)基因中，17個(gè)基因的突變與接受ICIs治療的CM隊(duì)列中更好的OS相關(guān)(圖4A)，而在未接受ICIs治療的TCGA黑色素瘤隊(duì)列中，它們的突變與OS無(wú)顯著相關(guān)性(圖4B)。這表明這些基因的突變與免疫治療的更好反應(yīng)有關(guān)。

圖4?反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤中17個(gè)差異突變基因突變與總生存率之間的相關(guān)性

5.反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤的通路富集

基因差異表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)反應(yīng)性黑色素瘤中有1916個(gè)基因上調(diào)，非反應(yīng)性黑色素瘤中有547個(gè)基因上調(diào)?；谶@些上調(diào)的基因，作者通過(guò)clusterProfiler算法確定了反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤中高度富集的通路。與先前的結(jié)果一致，許多免疫相關(guān)通路在反應(yīng)性黑素瘤中顯著富集，如T細(xì)胞活化等，相反，非應(yīng)答性黑素瘤中富集的通路包括上皮細(xì)胞分化等(圖5)。

圖5?反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤之間富集水平顯著不同的通路

6.反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤之間差異表達(dá)蛋白的鑒定

在TCGA-SKCM中，作者比較了208個(gè)蛋白在反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤中的表達(dá)。該分析確定了在非反應(yīng)性黑色素瘤中上調(diào)的7種蛋白(圖6)。Caspase-7已被證明與ICIs的應(yīng)答呈正相關(guān)，這與該蛋白在反應(yīng)性黑色素瘤中的上調(diào)一致。相比之下，NDRG1在非反應(yīng)的黑色素瘤中比在反應(yīng)的黑色素瘤中上調(diào)，而NDRG1上調(diào)已被證明可推動(dòng)腫瘤進(jìn)展并與癌癥預(yù)后不良相關(guān)。此外，肥大細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體Kit (c-Kit)在非應(yīng)答性黑色素瘤中比在應(yīng)答性黑色素瘤中上調(diào)。這些結(jié)果與之前的結(jié)果一致，表明c-Kit抑制劑和ICIs聯(lián)合治療非應(yīng)答性黑色素瘤的潛在療效。

圖6?熱圖顯示反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤之間差異表達(dá)的蛋白質(zhì)

7.反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤具有顯著不同的甲基化譜

大量證據(jù)表明，DNA甲基化譜的改變與腫瘤的發(fā)生有關(guān)。在TCGA-SKCM中，作者分別發(fā)現(xiàn)885個(gè)和213個(gè)基因在反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤中甲基化水平顯著升高。由于DNA甲基化可能抑制基因的表達(dá)，作者進(jìn)一步確定了在反應(yīng)性黑色素瘤中甲基化水平較低但表達(dá)水平較高的基因。該分析鑒定出74個(gè)這樣的基因(圖7A)。這些基因中中包含了許多免疫相關(guān)基因。同樣，作者發(fā)現(xiàn)38個(gè)基因在反應(yīng)性黑色素瘤中具有較高的甲基化水平，但表達(dá)水平較低(圖7B)。這些基因包含了7個(gè)小脯氨酸富蛋白(SPRR)家族基因。而SPRR蛋白是否在免疫治療耐藥中起作用尚不清楚。

圖7?反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤之間不同甲基化水平的基因數(shù)量

8. 反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤差異表達(dá)miRNAs和相關(guān)基因靶點(diǎn)的鑒定

miRNAs在癌癥中的作用已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)識(shí)。在TCGA-SKCM中，作者比較了2220個(gè)miRNAs在反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤中的表達(dá)。發(fā)現(xiàn)33和24個(gè)miRNAs分別在反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤中上調(diào)和下調(diào)(圖8A)。通過(guò)將這些差異表達(dá)的miRNA輸入TargetScan和miRTarBase數(shù)據(jù)庫(kù)，獲得了這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中常見(jiàn)的每種miRNA的靶基因。作者確定了在反應(yīng)性黑色素瘤中因miRNAs上調(diào)而下調(diào)的靶基因，該分析鑒定出29個(gè)這樣的基因；此外作者還確定了反應(yīng)性黑色素瘤中因miRNAs下調(diào)而上調(diào)的靶基因，該分析鑒定出73個(gè)基因(圖8B)。總之，該分析確定了與免疫治療反應(yīng)有顯著關(guān)聯(lián)的miRNAs和相關(guān)基因靶點(diǎn)。

圖8?反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤之間miRNAs的差異表達(dá)

9.反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤具有明顯不同的臨床和表型特征

生存分析顯示，應(yīng)答性黑色素瘤患者的OS率明顯高于無(wú)應(yīng)答性黑色素瘤患者(圖9A)。作者還比較了反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤之間的幾種癌癥相關(guān)表型特征，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)性黑色素瘤的分化、EMT、侵襲和轉(zhuǎn)移特征的富集分?jǐn)?shù)始終高于無(wú)反應(yīng)性黑色素瘤(圖9B)。此外許多致癌通路，如PI3K-Akt在反應(yīng)性黑色素瘤中的富集水平明顯高于非反應(yīng)性黑色素瘤(圖9C)。一個(gè)例外是mTOR通路，其富集水平在反應(yīng)性黑色素瘤中明顯低于非反應(yīng)性黑色素瘤(圖9D)。此外，TCGA-SKCM病理切片數(shù)據(jù)顯示，反應(yīng)性黑色素瘤的淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)百分比和基質(zhì)細(xì)胞百分比高于非反應(yīng)性黑色素瘤(圖9E)。這些結(jié)果表明反應(yīng)性黑色素瘤可能比非反應(yīng)性黑色素瘤具有更活躍的免疫、基質(zhì)和致癌特征。

圖9?反應(yīng)性和非反應(yīng)性黑色素瘤的臨床和表型特征比較

文章小結(jié)

看完文章小伙伴們有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)腫瘤免疫方向的研究還有很多可做之處？文章以頗具創(chuàng)新的免疫治療反應(yīng)為切入點(diǎn)進(jìn)行研究，又聯(lián)合發(fā)高分的“顯眼包”多組學(xué)進(jìn)行分析，探索了黑色素瘤免疫治療反應(yīng)的預(yù)測(cè)性生物標(biāo)志物。不僅將創(chuàng)新性直接拉滿，更是豐富了文章內(nèi)容，發(fā)上7分+自是不在話下！而0實(shí)驗(yàn)純生信的發(fā)文思路更是大大的節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，

所以想在腫瘤免疫方向做點(diǎn)新東西的小伙伴，碼住思路先下手為強(qiáng)，換個(gè)癌種分析，下個(gè)高分就是你！創(chuàng)新思路，復(fù)現(xiàn)的大好時(shí)機(jī)，小云坐等你的聯(lián)系哦~