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腫瘤相關(guān)生信現(xiàn)在競(jìng)爭(zhēng)這么激烈，該怎么拿高分呢？

? ? 看看生信文章分布，基本就是預(yù)后（占比最高）、分型、轉(zhuǎn)移和耐藥，突破點(diǎn)又在哪里？

小云這回給朋友們展示個(gè)終極大招——將多個(gè)創(chuàng)新方向聯(lián)合起來(lái)分析！就像乾隆皇帝喜歡的“各種釉彩大瓶”一樣，要的就是花團(tuán)錦簇的感覺(jué)，打眼一看就是拿高分的水平

? ? 小云說(shuō)的這個(gè)“多個(gè)創(chuàng)新方向聯(lián)合”可不是簡(jiǎn)單的多熱點(diǎn)分析方向結(jié)合，而是不同層面都保證創(chuàng)新性。舉個(gè)例子，疾病方向創(chuàng)新（選擇腫瘤耐藥/免疫治療預(yù)測(cè)就比單純做預(yù)后模型創(chuàng)新性高）+分析方向創(chuàng)新（選擇T細(xì)胞，比如Treg/Th細(xì)胞、T細(xì)胞增殖/耗竭就比做干細(xì)胞創(chuàng)新性高）+分析方法創(chuàng)新（利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法就比直接從GeneCards、MsigDB等數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得某方向基因集合的創(chuàng)新性高）。

? ? 看懂了嗎？下面就利用1篇8分+的“機(jī)器學(xué)習(xí)識(shí)別Treg基因特征+預(yù)后+免疫治療/藥敏性預(yù)測(cè)”文章來(lái)實(shí)踐一下吧！

研究背景

? ? 前列腺癌被定義為“冷”腫瘤，具有免疫抑制微環(huán)境。Tregs普遍存在于幾乎所有的癌癥中，并且被認(rèn)為代表了腫瘤誘導(dǎo)的免疫抑制的主要機(jī)制，因此，在癌癥免疫療法(CIT)領(lǐng)域迫切需要減少Tregs和控制Tregs功能以增加抗腫瘤免疫反應(yīng)的策略。然而，Treg特異性mRNAs及其在評(píng)估Treg、預(yù)測(cè)預(yù)后與CIT反應(yīng)中的應(yīng)用尚未被研究。

數(shù)據(jù)來(lái)源

研究流程

? ? 基于從PBMC純化的Treg和其他免疫細(xì)胞類型的42個(gè)轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)集，提出了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的計(jì)算框架，以識(shí)別Treg特異性mRNAs。與384個(gè)前列腺癌中差異表達(dá)的treg相關(guān)基因取交集后獲得74個(gè)前列腺癌相關(guān)的Treg特異性mrna。利用單因素和多因素COX回歸分析開(kāi)發(fā)了基于5基因的Treg的預(yù)后特征(TILTregSig)，隨后進(jìn)行生存分析、腫瘤免疫評(píng)分和免疫細(xì)胞浸潤(rùn)分析、GSEA分析、免疫治療反應(yīng)預(yù)測(cè)和化學(xué)藥敏性分析等。

主要結(jié)果

? ? 亮點(diǎn)一：利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法識(shí)別Treg特異性mRNAs，并構(gòu)建前列腺癌RFS的預(yù)后模型（結(jié)果見(jiàn)流程圖）

i.?使用R package“l(fā)imma”進(jìn)行Treg細(xì)胞和來(lái)源于PBMCs的其他免疫細(xì)胞之間的mRNAs的差異表達(dá)分析。共得到2407個(gè)在Treg細(xì)胞系中高表達(dá)而在其他免疫細(xì)胞系中下調(diào)的mRNA，被定義為Treg特異性mRNA；

ii.?為了獲得前列腺癌相關(guān)的mRNAs，使用從3名健康供體和3名前列腺癌患者的PBMC挖掘的Tregs的基因表達(dá)譜（來(lái)源于Ngar-Yee Huen等人文章），鑒定得到384個(gè)差異表達(dá)基因。與上述2407個(gè)Treg特異性mRNA取交集，共得到74個(gè)前列腺癌相關(guān)的Treg特異性mRNA。

iii.?使用單變量Cox回歸分析探索與RFS相關(guān)的TILTreg相關(guān)mRNA作為預(yù)后mRNA?；诙嘧兞緾ox回歸模型和前向和后向變量選擇程序，應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)方法從用于監(jiān)測(cè)前列腺癌預(yù)后的候選生物標(biāo)志物中選擇5個(gè)基因的最佳組合構(gòu)建預(yù)后模型(TILTregSig)。（ps：因?yàn)榍傲邢侔┘膊√厥庑?，初次治療后?fù)發(fā)和BCR的發(fā)病率很高，所以這里構(gòu)建的是前列腺癌無(wú)復(fù)發(fā)生存率(RFS)預(yù)后模型）

? ? 亮點(diǎn)二：評(píng)估TILTregSig對(duì)前列腺癌中Tregs浸潤(rùn)的預(yù)測(cè)潛力

通常做風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分與腫瘤免疫的關(guān)系會(huì)分析免疫浸潤(rùn)細(xì)胞、TME一些評(píng)分指標(biāo)、免疫檢查點(diǎn)基因表達(dá)等。這里在常規(guī)分析的基礎(chǔ)上又著重分析了TILTregSig與Tregs浸潤(rùn)的關(guān)系，有點(diǎn)類似于實(shí)驗(yàn)中的正反驗(yàn)證，本身風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分就是從Treg特異性基因中建立的，反過(guò)來(lái)再去利用它評(píng)估Treg浸潤(rùn)，正反論證風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分的預(yù)測(cè)能力。

在常規(guī)免疫浸潤(rùn)分析發(fā)現(xiàn)TILTregSig和Tregs之間存在顯著相關(guān)性之后，進(jìn)一步分析TILTregSig與Tregs的標(biāo)記基因(FoxP3和TGF-β1)的相關(guān)性（圖1E）。隨后，將TCGA數(shù)據(jù)集中的前列腺癌患者根據(jù)Treg浸潤(rùn)水平的中值分為Treg低組和高組，進(jìn)行PCA分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分對(duì)比（圖1G, H），并利用ROC曲線評(píng)估TILTregSig對(duì)Tregs浸潤(rùn)的預(yù)測(cè)能力（圖1J）。

圖1?TILTregSig可以作為前列腺癌Tregs浸潤(rùn)的預(yù)測(cè)因子

? ? 亮點(diǎn)三：評(píng)估TILTregSig對(duì)CIT反應(yīng)和泛癌藥物治療抗性的預(yù)測(cè)潛力

文章用多個(gè)免疫治療隊(duì)列和GSCALite平臺(tái)重點(diǎn)評(píng)估TILTregSig對(duì)CIT反應(yīng)和泛癌藥物治療抗性的預(yù)測(cè)潛力，比單純的預(yù)后模型+一點(diǎn)點(diǎn)簡(jiǎn)單藥敏性分析的證據(jù)力強(qiáng)。

圖2?TILTregSig對(duì)CIT反應(yīng)和泛癌藥物治療抗性的預(yù)測(cè)潛力

? ? 加分點(diǎn)：?TILTregSig?的基因表達(dá)和關(guān)鍵基因功能的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

收集從3名健康供體和3名前列腺癌患者的外周血樣本，從PBMCs中分離Tregs，并利用WB進(jìn)行TILTregSig中5個(gè)基因的蛋白表達(dá)驗(yàn)證。對(duì)于關(guān)鍵基因RRM2，利用siRNA驗(yàn)證其干擾后對(duì)Tregs的抑制功能的影響。

圖3?TILTregSig 的基因表達(dá)和RRM2功能的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

文章小結(jié)

本文既有疾病方向創(chuàng)新（腫瘤耐藥/免疫治療預(yù)測(cè)）+分析方向創(chuàng)新（Treg細(xì)胞）+分析方法創(chuàng)新（機(jī)器學(xué)習(xí)）的多層面創(chuàng)新疊加buff，又有濕實(shí)驗(yàn)的加持，數(shù)據(jù)量相當(dāng)充實(shí)，可謂面面俱到，絕對(duì)是名副其實(shí)的8分+！（ps：悄咪咪的說(shuō)，其實(shí)這個(gè)工作量加上創(chuàng)新性沖擊10分+也有可能哦）這個(gè)思路各個(gè)癌種均適用，不知道用啥思路能發(fā)高分的朋友，用這個(gè)多層面創(chuàng)新疊加思路做復(fù)現(xiàn)準(zhǔn)沒(méi)錯(cuò)，學(xué)起來(lái)吧！

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