看到“13分+純生信”、“流行病學(xué)”，是不是第一時(shí)間想到臨床公共數(shù)據(jù)庫(kù)分析？ 小云看到這篇文章的第一眼也以為是個(gè)“臨床數(shù)據(jù)庫(kù)分析”文章，結(jié)果非常出乎意料，文章用的是“TCGA + GEO數(shù)據(jù)庫(kù)”，真是開(kāi)了眼，現(xiàn)在這倆經(jīng)典數(shù)據(jù)庫(kù)都能這么玩了嗎？下面跟著小云來(lái)好好探探底~? 這篇文章

把表觀(guān)遺傳組學(xué)中的“DNA甲基化”與流行病學(xué)做了創(chuàng)新性聯(lián)合，依靠“TCGA + GEO數(shù)據(jù)庫(kù)”中的甲基化數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)與臨床流行病學(xué)數(shù)據(jù)，兩者搭配僅用純生信分析就完美拿下了13分+的JAMA子刊！

文章是從種族和年齡這2個(gè)社會(huì)因素（臨床流行病學(xué)特征）角度入手分析TNBC患者的DNA甲基化差異，小伙伴們想一想，

換成其他流行病學(xué)特征（比如性別、民族、吸煙與否、有無(wú)基礎(chǔ)病等等）或者其他腫瘤，是不是就能立馬復(fù)制出一片新文章？并且由于這個(gè)思路的高創(chuàng)新性，復(fù)現(xiàn)出新文章還是比較容易發(fā)高分的，所以感興趣的小伙伴速速出擊啦！

題目：非洲裔美國(guó)人和白人女性三陰性乳腺癌的表觀(guān)遺傳學(xué)特征

雜志：

JAMA Netw Open

影響因子：IF=?13.7998

發(fā)表時(shí)間：2023年7月

研究背景

三陰性乳腺癌(TNBC)是最具侵襲性的乳腺癌亞型，在年輕的非裔美國(guó)女性中似乎具有不成比例的高發(fā)病率和更差的預(yù)后。表觀(guān)遺傳修飾，如DNA甲基化(DNAm)?改變與乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)。然而，表觀(guān)遺傳學(xué)在種族和年齡對(duì)TNBC發(fā)病機(jī)制的作用仍然知之甚少。在這項(xiàng)探索性研究中，作者試圖確定年輕的非裔美國(guó)女性TNBCs是否存在與分子途徑改變相關(guān)的表觀(guān)遺傳差異，這可能導(dǎo)致該患者群體中較高的發(fā)病率和較低的生存率。

數(shù)據(jù)來(lái)源

研究思路

基于TCGA隊(duì)列，根據(jù)種族和年齡將患者分為4組，使用Wilcoxon檢驗(yàn)計(jì)算不同組間的差異甲基化位點(diǎn)(DMSs)和差異表達(dá)基因，對(duì)比不同種族和年齡患者的表觀(guān)表觀(guān)遺傳差異，并利用富集分析分析表觀(guān)遺傳學(xué)改變與通路的關(guān)系。最后，作者研究了年輕非裔美國(guó)女性中激素、肌肉和增殖途徑相關(guān)基因的表達(dá)。 ?

主要結(jié)果

1. 種族間的表觀(guān)遺傳差異

基于TCGA隊(duì)列，根據(jù)種族和年齡將69名患者分為4組：包括16名年輕非裔美國(guó)人(年齡< 50歲)、18名老年非裔美國(guó)人(年齡≥50歲)、12名年輕白人(年齡< 50歲)和23個(gè)老年白人(年齡≥50歲)女性患者。種族間對(duì)比顯示，非裔美國(guó)患者比其他種族和民族的患者患TNBC的比例更高(圖1A)。使用Wilcoxon檢驗(yàn)計(jì)算不同組間的差異甲基化位點(diǎn)(DMSs)，在非洲裔美國(guó)人和白人TNBC患者中發(fā)現(xiàn)了164個(gè)DMS（圖1D）。使用UMAP技術(shù)來(lái)可視化基于差異甲基化位點(diǎn)的TNBC樣本的分布，結(jié)果顯示了基于種族區(qū)分患者的適度能力（圖1B）。隨后，作者增加了年齡來(lái)進(jìn)一步分層，并使用FigTree軟件版本生成4個(gè)組之間基于DNA甲基化的Spearman ρ距離的系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)，顯示年輕非裔美國(guó)人TNBC患者與其他患者群體的統(tǒng)計(jì)距離更遠(yuǎn)（圖1C），表明其表觀(guān)遺傳特征與眾不同。

圖1?不同種族乳腺癌中DNA甲基化的差異

2. 年輕非裔美國(guó)患者表觀(guān)遺傳學(xué)改變與通路的關(guān)系

差異甲基化分析顯示，在年輕的非裔美國(guó)人和其他人群中鑒定到1115個(gè)DMS，其中識(shí)別到80個(gè)高甲基化區(qū)域和1035個(gè)低甲基化區(qū)域（圖2E）。等級(jí)聚類(lèi)和UMAP分析顯示，這些區(qū)域可以有效地將年輕的非裔美國(guó)患者與其他群體區(qū)分開(kāi)（圖2A）。然后利用位于非裔美國(guó)人年輕患者特異性低甲基化位點(diǎn)附近的基因進(jìn)行了關(guān)聯(lián)通路富集分析，發(fā)現(xiàn)與其他群體相比，年輕的非裔美國(guó)患者中激素、肌肉和增殖通路的富集比例明顯增加（圖2B）。此外，作者整合了基因表達(dá)譜并鑒定了2864個(gè)DEGs，其中1073個(gè)DEGs上調(diào)，1791個(gè)DEGs下調(diào)（圖2C），這些?DEGs 中有相當(dāng)一部分具有 emQTL，表明了表觀(guān)遺傳調(diào)控在維持年輕非裔美國(guó)人 TNBCs 特異轉(zhuǎn)錄組中的重要性（圖2F）。與表觀(guān)遺傳學(xué)改變類(lèi)似，激素、肌肉和增殖通路中的基因表達(dá)也發(fā)生了變化，AR的下調(diào)和ESRRA的上調(diào)是與激素代謝最相關(guān)的DEG之一，參與肌肉細(xì)胞代謝的轉(zhuǎn)錄因子 FOXC1 的顯著上調(diào)， MYC 和 NOTCH1 這兩個(gè)關(guān)鍵增殖介質(zhì)也顯著上調(diào)（圖 2D）。

圖2 年輕非裔美國(guó)人的DNA甲基化、基因表達(dá)和途徑富集分析

3.

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非裔美國(guó)患者的表觀(guān)遺傳學(xué)年齡差異

為了研究在年輕非裔美國(guó)女性TNBCs中檢測(cè)到的表觀(guān)遺傳差異是否與年齡有關(guān)，作者比較了年輕和老年非裔美國(guó)女性腫瘤的DNAm模式，結(jié)果在年輕的非洲裔美國(guó)女性中發(fā)現(xiàn)了?106 個(gè)高甲基化和 2800 個(gè)低甲基化基因組區(qū)域（圖3E）。UMAP分析顯示，這些基因組區(qū)域的DNAm水平將年輕和年長(zhǎng)的非裔美國(guó)患者區(qū)分開(kāi)（圖3A）。途徑富集分析顯示，與年長(zhǎng)的非裔美國(guó)人患者相比，年輕的非裔美國(guó)人患者基因組區(qū)域附近的低甲基化基因也富集在激素、肌肉和增殖通路中（圖 3B）。同樣比較兩組間的基因表達(dá)，結(jié)果顯示與老年非裔美國(guó)人相比，年輕患者的TNBC腫瘤中有405個(gè)基因上調(diào)，914個(gè)基因下調(diào)（圖3C），其中AR明顯下調(diào)（圖3D），這表明在年輕非裔美國(guó)人患者中發(fā)現(xiàn)的激素、肌肉和增殖通路的表觀(guān)遺傳學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)改變明顯不同于年長(zhǎng)非裔美國(guó)人患者。

圖3 年輕與年長(zhǎng)非裔美國(guó)女性的DNA甲基化、基因表達(dá)和途徑富集分析

4.

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年輕的非裔美國(guó)女性和白人女性之間的表觀(guān)遺傳學(xué)差異

接下來(lái)，作者又通過(guò)比較年輕的非裔美國(guó)人和年輕的白人患者的DNAm水平，檢測(cè)年輕的非裔美國(guó)人的TNBC腫瘤中檢測(cè)到的改變是否與種族有關(guān)，分析顯示了1515個(gè)差異甲基化位點(diǎn)(519個(gè)高甲基化和996個(gè)低甲基化位點(diǎn))（圖4E）。UMAP分析顯示，這些差異甲基化位點(diǎn)可以將年輕的非裔美國(guó)人和年輕的白人患者區(qū)分開(kāi)（圖3A）。富集分析顯示，這些差異甲基化基因組區(qū)域與肌肉和增殖途徑相關(guān)，但與激素通路無(wú)關(guān)（圖 4B）。兩組間差異表達(dá)分析顯示，與年輕白人患者相比，年輕非裔美國(guó)人的TNBCs中有2137個(gè)基因下調(diào)，1625個(gè)基因上調(diào)（圖4C），并且?DEGs涉及肌肉和增殖途徑（圖 4D）。參與激素反應(yīng)的基因，如雌激素受體α（ESR1）和AR，在年輕非裔美國(guó)女性的TNBC中被顯著下調(diào)。這一觀(guān)察結(jié)果表明，雖然激素與 TNBC 表觀(guān)基因組結(jié)果的關(guān)聯(lián)在年輕女性中是相似的，不分種族，但在年輕非裔美國(guó)女性的 TNBC 中，ER 和 AR 反應(yīng)等特定通路的活性較低。

圖4 年輕非裔美國(guó)人與白人的DNA甲基化、基因表達(dá)和途徑富集分析

5.

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年輕非裔美國(guó)女性中激素、肌上皮和增殖途徑相關(guān)基因表達(dá)分析

基于前期觀(guān)察到年輕非裔美國(guó)女性TNBCs在激素、肌肉和增殖途徑的富集差異，作者進(jìn)一步分析了以上途徑中關(guān)鍵基因的表達(dá)情況。結(jié)果顯示，在TNBC患者中，年輕的非裔美國(guó)患者AR水平最低，在激素受體陰性和TNBC腫瘤中，與較低的AR表達(dá)水平同時(shí)出現(xiàn)的是較高的ESRRA表達(dá)水平，特別是在年輕的非裔美國(guó)人患者中（圖5A）。肌上皮基因通路分析顯示，F(xiàn)OXC1 （一種活躍于肌上皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄因子）表達(dá)量顯著上調(diào)，而 FOXA1 （在乳腺癌中參與乳腺分化并調(diào)節(jié) ER 和 AR 的功能）顯著下調(diào)（圖 5B）。此外，年輕非裔美國(guó)人患者的?TNBC 還顯示出增殖通路相關(guān)基因的上調(diào)，如 MYC和 NOTCH1（圖5C）。

圖5?年輕非裔美國(guó)女性中激素、肌上皮和增殖途徑相關(guān)基因表達(dá)分析

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小結(jié)

5張圖的簡(jiǎn)單純數(shù)據(jù)分析就能完成一篇Top級(jí)別13分+文章，看完心動(dòng)了嗎嗎？ 用超創(chuàng)新的思路將“DNA甲基化”與“種族、年齡流行病學(xué)特征”完美搭在一起，并且還是用的經(jīng)典“TCGA+GEO數(shù)據(jù)庫(kù)”，有種老樹(shù)發(fā)新芽的感覺(jué)！用上這個(gè)思路，換個(gè)流行病學(xué)特征或者換個(gè)腫瘤，又是一篇高分文章，心動(dòng)趕快行動(dòng)起來(lái)吧，越早復(fù)現(xiàn)越容易發(fā)高分哦！?