布小谷今天分享的這篇文章來自Molecular Cancer，影響因子41.44，妥妥的頂刊。雖然這本雜志也備受爭議，甚至被批為德不配位，但實際上是國人發(fā)文量占比第一，有坑那是真搶。可以說是“嘴上說著不要，身體還是很誠實的”！?

今天分享的這篇文章在研究方法和方向上都有很大的創(chuàng)新，切入點選擇了體細胞拷貝數(shù)變異，落腳點在促炎信號通路，將它們與腫瘤的侵襲性關聯(lián)起來，真的非常獨特了！而且它雖然是泛癌研究卻保持了非常清晰的文章脈絡，即使文章中沒有給出技術路線也能明白其所做的工作，正如題目“SOX2拷貝數(shù)變異影響FOSL2/IL6途徑來維持促腫炎癥以驅(qū)動腫瘤侵襲”，文章的基本邏輯是：體細胞拷貝數(shù)關聯(lián)腫瘤侵襲性，在代表性腫瘤中篩選到目標基因SOX2，進一步研究SOX2作為轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控2個炎癥相關基因的表達，可以說是步步為營了。文章的數(shù)據(jù)用到了公共數(shù)據(jù)和自己的實驗室數(shù)據(jù)，除了生信分析還做了異種移植實驗和免疫組織化學分析，雖然實驗占比不多，但一點也不敷衍。文章的總體思路非常值得借鑒，和布小谷一起學習一下吧！

l?題目：SOX2拷貝數(shù)變異影響FOSL2/IL6途徑來維持促腫炎癥以驅(qū)動腫瘤侵襲

l?雜志：Molecular Cancer

l?影響因子：IF=41.44

l?發(fā)表時間：2023年3月

研究背景

基因組不穩(wěn)定性是癌癥發(fā)展的一個主要特征，它是驅(qū)動腫瘤異質(zhì)性和支持癌細胞適應脅迫條件，導致惡性行為和治療抵抗的重要誘因。在腫瘤變異后，不同的癌癥中，有一些分子驅(qū)動子已被提議用于驅(qū)動腫瘤的侵襲性。因此，深入了解腫瘤分子學特征及其對腫瘤的影響是精準醫(yī)學的重要研究方向。關于這些不同的分子因素如何協(xié)同作用影響疾病表型的全面分析仍然缺乏。因此，對來自癌癥基因組圖譜（TCGA）和基因表達總表（GEO）數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以及內(nèi)部產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行綜合的多基因組泛癌分析，以確定癌癥侵襲性的主要基因組決定因素和潛在的機制過程是非常有意義的。

數(shù)據(jù)來源

從TCGA和GEO數(shù)據(jù)庫下載了27種腫瘤（約5000個樣本）的數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)和自己實驗室里的數(shù)據(jù)進行了多組學分析，以研究影響腫瘤侵襲性的分子機制。利用分子失活數(shù)據(jù)探討了炎癥引起腫瘤侵襲性的機制基礎。隨后，使用患者標本和體內(nèi)疾病模型對發(fā)現(xiàn)的結(jié)果進行了驗證。

主要結(jié)果

1.體細胞拷貝數(shù)的改變與腫瘤侵襲性相關聯(lián)

對27種不同類型的癌癥的數(shù)據(jù)進行了分析，并比較了高侵襲性癌癥（>40%死亡率）和低侵襲性癌癥（<20%死亡率）之間的分子特征，發(fā)現(xiàn)10種癌癥具有高度的侵襲性，包括：多形性膠質(zhì)母細胞瘤（GBM）、胰腺腺癌（PAAD）、卵巢漿液性囊腺癌（OV）、皮膚黑色素瘤（SKCM）、膽管癌（CHOL）、膀胱移行細胞癌（BLCA，該TCGA隊列主要是肌浸潤性BLCA）、肺鱗狀細胞癌（LUSC）、頭頸鱗癌（HNSC）、食管癌（ESCA）和胃腺癌（STAD）。前列腺腺癌（PRAD）、甲狀腺癌（THCA）、胸腺瘤（THYM）、睪丸生殖細胞腫瘤（TGCT）、腎臟嗜色細胞瘤（KICH）、腎透明細胞癌（KIRP）和乳腺浸潤性癌（BRCA）則被分類為低侵襲性（圖1，A1）。一些侵襲性較弱的腫瘤，如PRAD，僅在老年患者中發(fā)現(xiàn)（圖1，A4）。在一些高侵襲性腫瘤中，例如SKCM，高腫瘤突變負荷觀察到同時出現(xiàn)在年輕和老年患者中，比例相當。然而，在GBM中觀察到可比較但更低的腫瘤突變負荷（TMB），提示其他可能的侵襲原因（圖1，A5）。疾病致死率與總sCNAs數(shù)量呈正相關，但與TMB無關（圖1，B1）?？截悢?shù)缺失比擴增更為突出（圖1，B2和B3）

2. sCNA與癌癥發(fā)病有關

某些早期癌癥發(fā)病與侵襲性疾病表型相關聯(lián)，因此探討了sCNAs是否同樣與癌癥發(fā)病相關。使用了TGCT的數(shù)據(jù)，其中超過80％的病例表現(xiàn)出早期發(fā)病。在年輕患者中比老年患者中存在更多的sCNAs（圖2，B4）。還研究了早期癌癥發(fā)病對性別影響的可能性，在年輕患者中，ACC和GBM的女性比例更高；在老年患者中，ACC的男性比例更高，但GBM的分布與女性相當；THYM在年輕男性中占主導地位，而GBM和SARC在年輕女性中占主導地位（圖2，C1）。為了進一步確定sCNAs在癌癥發(fā)生中的作用，特別研究了腎上腺皮質(zhì)癌（ACC）。研究評估了45歲之前診斷為ACC的女性是否比同年齡段內(nèi)被診斷為ACC的男性具有更多的sCNA改變。事實上，年輕女性中存在更多的sCNAs，而男性中則較少（圖2，C2）。進一步研究了早期和晚期GBM患者的其他組學數(shù)據(jù)，因為它是所有癌癥中最致命的。

?3. IDH1和TP53突變與GBM的早期發(fā)病相關

為了更好地理解GBM侵襲性和發(fā)病的分子基礎，分析了體細胞突變、sCNAs和基因表達。早期發(fā)病的GBM與IDH1突變患者有更好的總生存率（圖3，C3）。TP53、IDH1和ATRX的高水平突變與早期發(fā)病的GBM相關聯(lián)（圖3，C4）。對sCNAs的進一步分析揭示了晚期發(fā)病中特定致癌驅(qū)動因子的拷貝數(shù)擴增，而在早期發(fā)病中則不存在。對染色體3進行放大觀察發(fā)現(xiàn)，在晚期發(fā)病中PIK3CA和SOX2基因位點周圍存在sCNA擴增。因此，早期GBM發(fā)病與DNA損傷有關，而晚期發(fā)病中sCNAs更為突出。

?4. SOX2在侵襲性腫瘤中被擴增

鑒定和注釋了10種最具侵襲性癌癥中的所有常見sCNAs并進行差異基因表達分析，比較了10種最具侵襲性癌癥和7種最不具侵襲性的癌癥。將兩個數(shù)據(jù)集相交，以尋找影響基因表達的基因拷貝數(shù)變化。有50多個基因體細胞拷貝數(shù)量擴增并發(fā)生轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)（圖4，D1），只有5個基因的拷貝數(shù)缺失在轉(zhuǎn)錄水平上下調(diào)。

為了確定參與腫瘤侵襲性的主要因素，根據(jù)Boruta軟件包對所有受影響的基因進行分類，如圖4，D2所示，SOX2是最重要的變量，其次是AADAC、FAM83A、UPK1B和MYEOV。對最重要的20個基因進行多變量Cox比例回歸分析，發(fā)現(xiàn)這些基因的高表達與所有分析的27種癌癥的不良預后有關。圖4，D3展示了癌癥不同預后水平中侵襲性相關基因的表達。然后，研究了SOX2作為轉(zhuǎn)錄因子是否確實調(diào)控所鑒定基因的表達。使用已發(fā)表的SOX2 ChIP-seq數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)SOX2峰值位于AADAC、FAM83A和MYEOV周圍（圖4，D4）。Kaplan-Meier分析表明，這些基因在所有27種癌癥中均與患者總生存期緊密相關（圖4，D5）。這表明SOX2調(diào)控著推動侵襲性表型的基因網(wǎng)絡。

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5. SOX2 通過 FOSL2 增強促炎信號

基因富集分析顯示，前10個最富集的基因包括FOSL轉(zhuǎn)錄因子家族的兩個成員FOSL1和FOSL2（圖5B）。研究了SOX2是否調(diào)節(jié)FOSL基因表達，在CWR-R1前列腺癌細胞株中，SOX2敲除引起FOSL2顯著下調(diào)，而不影響FOSL1的表達（圖5C）；SOX2 ChIP-seq數(shù)據(jù)分析顯示SOX2與FOSL2啟動子結(jié)合，F(xiàn)OSL2進而調(diào)節(jié)細胞炎癥的關鍵介導因子IL6（圖5D左）。

對SOX2 ChIP-seq（來自前列腺癌細胞系CWR-R1和WA01的野生型）進行通路富集，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動多個癌癥和NFkB 相關的炎癥特性（IL17信號通路）相關的通路顯著富集（圖5D右）。

為了確定FOSL2在疾病侵襲性中的作用，在來自所有27種癌癥的FOSL2高表達和FOSL2低表達樣本中進行了基因集富集分析，發(fā)現(xiàn)大部分富集于高度侵襲性腫瘤中的基因集同樣富集于FOSL2高表達的腫瘤中（圖5E）。

6.FOSL2的過表達與侵襲性腫瘤相關

進一步研究了患者標本和PAAD腫瘤模型中高侵襲性腫瘤和FOSL2基因表達的關聯(lián)。對來自GBM、PAAD、梅克爾細胞癌（MCC）和PRAD的腫瘤切片進行了FOSL2蛋白質(zhì)表達染色。此外，從原發(fā)性切除的患者腫瘤材料中制備了五個PAAD異種移植瘤，并監(jiān)測了大約3周的腫瘤生長。結(jié)果顯示，快速生長的PAAD異種移植瘤與生長緩慢的腫瘤相比，F(xiàn)OSL2過表達（圖6F）。

7. 炎癥會誘導免疫抑制和胞嘧啶脫氨酶作用

PAAD具有侵略性和密集的纖維化間質(zhì)，可能在炎癥過程中發(fā)揮重要作用，使用實驗室的PAAD組織分析了II級和III級PAAD（圖2G右），以及準間充質(zhì)和經(jīng)典PAAD（圖2G右）中IL6的表達情況。IL6在III級和準間充質(zhì)PAAD腫瘤（更侵略性的PAAD亞型）中顯著上調(diào)。研究了將近300個樣本的免疫細胞標記物的表達情況（包括41個正常胰腺組織、59個慢性胰腺炎組織和195個切除的PAAD組織）。FOXP3、LRRC32以及FOSL2和IL6的表達從正常胰腺組織到胰腺炎再到PAAD呈現(xiàn)出穩(wěn)定的增加趨勢（圖2H左）?？紤]到炎癥與免疫抑制有關，評估了不同PAAD樣本中免疫細胞比例，并觀察到Treg細胞、促炎性M1型巨噬細胞和中性粒細胞顯著增加，而活化的NK細胞從正常胰腺組織到胰腺炎再到PAAD逐漸減少（圖2H右）。比較預后不良和預后良好的腫瘤時，發(fā)現(xiàn)類似的免疫浸潤模式（圖2I）。長期炎癥會引起胞嘧啶脫氨作用和DNA雙鏈斷裂，并導致基因組不穩(wěn)定。因此，分析了侵襲性和非侵襲性腫瘤的突變特征，并在侵襲性腫瘤中觀察到胞嘧啶脫氨突變標記的富集（圖2J），侵襲性腫瘤中TP53基因的突變率很高（圖2K）。

文章小結(jié)

SOX2拷貝數(shù)變異—炎癥（FOSL2/IL6）—腫瘤侵襲性，一條非常完整的思路，完全可以當做創(chuàng)新模板了！除了參考文章創(chuàng)新思路，我們也可以學習文章的行文邏輯，非常有利于提高自己的水平（包括文獻審美水平/狗頭）。好啦，小記者的分享就到這里了，關注我持續(xù)為你帶來驚喜喲~

布小谷之聲

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