這兩天有個粉絲朋友私信小云，說推薦個生信分析方向，不想找發(fā)文競爭比較大的生信大熱點(diǎn)···

小云給推薦是“分子機(jī)制”方向，不過粉絲朋友給我的第一反應(yīng)是“分子機(jī)制還能做生信？會不會太難啊？”

盲猜這位朋友沒有看到小云之前分享一些“分子機(jī)制”方向的生信文章（ps：感興趣的朋友可以點(diǎn)擊文末鏈接或公眾號主頁搜索查看哦）

分子機(jī)制方向做生信可是大有可為的，因?yàn)檫@個大方向下面有很多小分支，比如乙?；?、RNA甲基化、糖基化、泛素化、組蛋白修飾···再把這么多方向跟不同疾病（ps：分子機(jī)制方向做生信還不限制疾病，腫瘤和非腫瘤都能做，雙/多疾病分析也能做哦，很萬能啦）排列組合一下，是不是發(fā)文空間相當(dāng)相當(dāng)大了~?~

小云這回介紹一個組蛋白修飾思路——基于H3K4me3-lncRNA進(jìn)行腫瘤分型+預(yù)后模型構(gòu)建，最后利用自有隊(duì)列進(jìn)行IHC分析和驗(yàn)證。文章的選題方向創(chuàng)新性比較高、干濕結(jié)合數(shù)據(jù)量滿滿，并且思路又好復(fù)現(xiàn)，實(shí)在是個不可多得的發(fā)文好模式啊，目前這個方向發(fā)文量比較少，創(chuàng)新性比較高，發(fā)文空間大，有興趣的小伙伴趕快沖一波吧！

l?題目：H3K4me3相關(guān)lncRNAs特征及H3K4me3調(diào)節(jié)肺腺癌腫瘤免疫的綜合分析

l?雜志：Respir Res

l?影響因子：IF=7.162

l?發(fā)表時(shí)間：2023年5月

研究背景

基因啟動子區(qū)的異?；钚允悄[瘤發(fā)生的關(guān)鍵啟動因素。組蛋白H3蛋白亞基(H3K4me3)上賴氨酸4的三甲基化是一種在活性基因上發(fā)現(xiàn)的特殊甲基化標(biāo)記，而CpG島的H3K4me3水平在很大程度上決定基因轉(zhuǎn)錄。雖然基因啟動子中H3K4me3的富集表明該基因的高表達(dá)，但是H3K4me3對腫瘤的作用仍有爭議，因此H3K4me3在LUAD中的作用和機(jī)制仍需進(jìn)一步探討。

數(shù)據(jù)來源

研究思路

首先基于H3K4me3相關(guān)lncRNA的表達(dá)進(jìn)行聚類分析，構(gòu)建了三個不同的H3K4me3-lncRNA簇，分析3種類型的預(yù)后差異和TME免疫特征。隨后，在TCGA-LUAD隊(duì)列中通過單變量Cox分析篩選了53個預(yù)后相關(guān)H3K4me3-lncRNAs，建立H3K4me3-lncRNAs評分模型來預(yù)測LUAD患者的預(yù)后。評估風(fēng)險(xiǎn)評分的預(yù)后價(jià)值，對腫瘤免疫的影響以及H3K4me3調(diào)節(jié)腫瘤進(jìn)展的潛在分子機(jī)制。納入了兩個獨(dú)立的免疫治療隊(duì)列，以研究高H3K4me3評分對患者預(yù)后的影響。最后使用了一個自有驗(yàn)證隊(duì)列驗(yàn)證H3K3me3高表達(dá)對患者預(yù)后的影響。

主要結(jié)果

1. 基于H3K4me3相關(guān)lncRNAs的聚類分析

根據(jù)lncRNA和29個H3K4me3調(diào)節(jié)因子之間的相關(guān)性分析提取了568個H3K4me3相關(guān)的lncRNA，通過單變量Cox回歸分析確定了53個預(yù)后相關(guān)H3K4me3-lncRNA（圖1A, B）?；?3個H3K4me3相關(guān)lncRNAs表達(dá)進(jìn)行無監(jiān)督聚類分析，將477名患者分為3種模式（圖2A），KM生存分析顯示cluster 1預(yù)后最好，cluster 3預(yù)后較差（圖2B）。在3個模式間進(jìn)行GSVA分析，發(fā)現(xiàn)GSVA分析顯示，與cluster 1相比，cluster 3主要涉及錯配修復(fù)、WNT途徑激活和免疫抑制（圖2C）。為了探索每個H3K4me3修飾模式的生物學(xué)機(jī)制，作者取每兩個H3K4me3-lncRNA簇之間DEGs的交集，獲得592 DEGs進(jìn)行GO和KEGG分析（圖2D），顯示H3K4me3修飾與免疫、上皮的形態(tài)發(fā)生、WNT信號通路和細(xì)胞粘附密切相關(guān)。（ps：cox回歸分析、聚類分析、KM曲線繪制也可以用小云新開發(fā)的零代碼生信分析小工具實(shí)現(xiàn)，云生信分析工具平臺包含超多零代碼分析和繪圖小工具，上傳數(shù)據(jù)一鍵出圖，感興趣的小伙伴歡迎來嘗試喲，網(wǎng)址：http://www.biocloudservice.com/home.html）。

圖1?H3K4me3相關(guān)lncRNAs的鑒定

圖2 聚類分型分析

2.?H3K4me3-lncRNA評分的分子特征及預(yù)后分析

根據(jù)53個H3K4me3相關(guān)lncRNAs的表達(dá)利用主成分分析(PCA )對每個患者進(jìn)行評分。根據(jù)評分最佳截?cái)嘀祵颊哌M(jìn)行分組，KM生存分析顯示H3K4me3-lncRNA評分低的患者表現(xiàn)出良好預(yù)后（圖3B）。作者進(jìn)一步分析H3K4me3-lncRNA評分與免疫激活、細(xì)胞周期、程序性細(xì)胞死亡、細(xì)胞修復(fù)、MYC介導(dǎo)的途徑、TP53介導(dǎo)的途徑、STAT3介導(dǎo)的途徑、FOXM1介導(dǎo)的途徑、ILs介導(dǎo)的途徑和趨化因子介導(dǎo)的途徑之間的相關(guān)性（C1和C2）（圖3A）。

圖3 H3K4me3-lncRNA評分的分子特征及預(yù)后分析

3. H3K4me3-lncRNA評分與免疫細(xì)胞激活相關(guān)通路的相關(guān)性分析利用GSVA計(jì)算患者的免疫通路激活富集分?jǐn)?shù)，分析評分與免疫細(xì)胞活化相關(guān)途徑之間的相關(guān)性（圖4A），比較高和低H3K4me3-lncRNA分?jǐn)?shù)組之間的免疫細(xì)胞活化相關(guān)途徑富集分?jǐn)?shù)的差異（圖4B）。結(jié)果顯示，H3K4me3-lncRNA評分與T細(xì)胞和B細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤免疫信號通路呈強(qiáng)負(fù)相關(guān)，H3K4me3-lncRNA評分高的患者免疫通路激活明顯低于H3K4me3-lncRNA評分低的患者。作者又針對CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、通過MHC途徑激活的T細(xì)胞進(jìn)行KM生存分析以評估免疫細(xì)胞活化相關(guān)分子亞型對預(yù)后的影響（圖4 C-E），結(jié)果證實(shí)了H3K4me3修飾與CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤免疫密切相關(guān)。所以，作者又綜合評分和免疫細(xì)胞活化相關(guān)分子亞型模型進(jìn)行KM生存分析（圖4L-N），發(fā)現(xiàn)低H3K4me3-lncRNA評分和高CD4+T細(xì)胞富集評分的患者具有最好的生存優(yōu)勢。

圖4?H3K4me3-lncRNA評分與免疫細(xì)胞激活相關(guān)通路的相關(guān)性分析

4. H3K4me3修飾對LUAD生物過程的影響

為了直接證明H3K4me3修飾在LUAD中的作用，作者又納入了H3K4me3評分。首先分析H3K4me3評分和其他組蛋白甲基化修飾評分的相關(guān)性（圖5A），然后再分析H3K4me3評分與腫瘤相關(guān)生物學(xué)過程之間的相關(guān)性（圖5B）。比較高和低H3K4me3評分組之間的CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、通過MHC途徑激活的T細(xì)胞和TGFβ途徑的富集分?jǐn)?shù)差異（圖5C）.結(jié)果顯示H3K4me3評分高的患者CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞活化增加，并抑制TGFβ介導(dǎo)的EMT。

圖5 H3K4me3修飾對LUAD生物過程的影響

5. H3K4me3修飾在免疫治療中的作用分析

首先通過ROC曲線評估了H3K4me3-lncRNA評分、H3K4me3修飾和免疫檢查點(diǎn)ICs表達(dá)對LUAD患者預(yù)后的預(yù)測能力（圖6B），時(shí)間依賴性AUC表明H3K4me3-lncRNA評分和H3K4me3評分具有更好的預(yù)測患者預(yù)后的能力（圖6C）。分析H3K4me3評分與ICs表達(dá)的相關(guān)性（圖6D），比較高H3K4me3組和低H3k4me 3組之間免疫檢查點(diǎn)表達(dá)差異（圖6E）。在免疫治療隊(duì)列中進(jìn)行KM生存分析以評估H3K4me3修飾在ICIs治療中的預(yù)測作用（圖6A），比較不同Nivolumab反應(yīng)組中的H3K4me3評分（圖6F）。

5. H3K4me3的免疫組織化學(xué)驗(yàn)證

作者收集了52名LUAD患者的臨床組織石蠟樣本作為獨(dú)立驗(yàn)證隊(duì)列，通過IHC染色分析H3K4me3蛋白在LUAD腫瘤組織及其鄰近正常組織中的表達(dá)（圖7A-C）。根據(jù)IHC評分將患者分為高H3K4me3組和低H3k4me3組，KM生存分析顯示高H3K4me3組患者具有良好預(yù)后（圖7D）。

圖7?H3K4me3的免疫組織化學(xué)驗(yàn)證

小結(jié)

這篇文章基于H3K4me3調(diào)節(jié)因子和相關(guān)lncRNA進(jìn)行分型和預(yù)后分析，并利用自己收集的獨(dú)立臨床隊(duì)列進(jìn)行模型驗(yàn)證。選題方向和整體思路的創(chuàng)新性都比較高，數(shù)據(jù)量很充實(shí)，干濕結(jié)合提分小伙也很強(qiáng)，發(fā)到7+還是比較輕松的！目前組蛋白修飾方向的生信文章并不多，發(fā)文空間還是相當(dāng)大的，用上這個思路，換個疾病或腫瘤快去復(fù)現(xiàn)吧！