摘要：

抽象的

目的：脯氨酰4-羥化酶α多肽I（P4HA1）是膠原合成的關(guān)鍵酶，由兩個相同的α亞基和兩個β亞基組成。然而，P4HA1 在腫瘤免疫微環(huán)境 (TIME) 中的免疫調(diào)節(jié)作用仍不清楚。本研究旨在評估P4HA1在泛癌中的預(yù)后價值，并探討P4HA1表達與TIME的關(guān)系。

方法：使用癌癥基因組圖譜 (TCGA) 和基因型-組織表達數(shù)據(jù)研究泛癌中 P4HA1 的表達、臨床特征、突變、DNA 甲基化、拷貝數(shù)改變和預(yù)后價值。使用 R 包“clusterProfiler”對 P4HA1 進行通路富集分析。使用三個來源的免疫細胞浸潤數(shù)據(jù)分析免疫細胞浸潤水平與 P4HA1 表達之間的相關(guān)性，包括 ImmuCellAI 數(shù)據(jù)庫、TIMER2 數(shù)據(jù)庫和已發(fā)表的工作。

結(jié)果：?P4HA1 在大多數(shù)癌癥類型中顯著過表達。P4HA1 過表達與患者的不良生存率相關(guān)。此外，我們發(fā)現(xiàn) P4HA1 表達與腫瘤相關(guān)巨噬細胞、癌癥相關(guān)成纖維細胞、nTregs 和 iTregs 等免疫抑制細胞的浸潤水平呈正相關(guān)，與泛癌中的CD8?+ T 和 NK 細胞呈負相關(guān)。

結(jié)論：我們的結(jié)果強調(diào)了 P4HA1 可能作為泛癌的潛在預(yù)后生物標志物。P4HA1 過表達表明免疫抑制微環(huán)境。P4HA1 可能是免疫治療的潛在靶點。

關(guān)鍵詞：TCGA，泛癌，預(yù)后生物標志物，巨噬細胞，免疫抑制微環(huán)境

結(jié)果

P4HA1在泛癌中的表達

我們首先使用 TCGA、GTEx 和 CCLE 數(shù)據(jù)評估了 P4HA1 的表達。我們發(fā)現(xiàn) P4HA1 在 33 種癌癥類型中的 26 種過表達，包括 ACC、BLCA、BRCA、CHOL、COAD、DLBC、ESCA、GBM、HNSC、KIRC、KIRP、LGG、LIHC、LUAD、LUSC、OV、PAAD、PRAD、閱讀、SKCM、STAD、TGCT、THCA、THYM、UCEC 和 UCS。此外，只有兩種腫瘤類型，如 KICH 和 LAML，P4HA1 表達較低。圖 1A）。為了比較僅在腫瘤組織中的 P4HA1 表達，我們發(fā)現(xiàn) P4HA1 在 KIRC 中高表達，在 KICH 中表達最低。圖 1B）。在 GTEx 數(shù)據(jù)庫的正常組織中，結(jié)果顯示 P4HA1 在骨髓組織中的表達最高，在胰腺中的表達最低。圖 1C）。對于腫瘤細胞系，我們使用CCLE數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)證明了P4HA1在GBM細胞系中的表達最高（圖 1D）。

關(guān)于 TCGA 隊列中的腫瘤和鄰近正常組織，P4HA1 在 12 種癌癥中也過表達，例如 BLCA、BRCA、COAD、ESCA、HNSC、KIRC、KIRP、LUAD、LUSC、PRAD、READ 和 STAD。圖 2A-L）。此外，我們研究了不同腫瘤階段的 P4HA1 表達。結(jié)果表明，在 ACC、CESC、HNSC、KIRP、LUAD、PAAD 和 THCA 相對較差的腫瘤階段，P4HA1 表達升高。圖 2M–S）。

P4HA1的預(yù)后價值

為了評估 P4HA1 在預(yù)測腫瘤患者預(yù)后中的預(yù)后價值，進行了單變量 Cox 回歸 (UniCox) 和 Kaplan-Meier 生存分析。Kaplan-Meier OS 分析證明，P4HA1 表達升高預(yù)示著 ACC、BLCA、BRCA、CESC、GBM、HNSC、KICH、KIRP、LUAD、MESO、OV、PAAD、PCPG、SARC、STAD、YHCA、THYM 患者的 OS 較差, 和 UVM (圖 4）。

UniCox 結(jié)果表明，P4HA1 是 ACC、BRCA、CESC、HNSC、KICH、KIRP、LUAD、MESO、PAAD、SARC、THCA 和 UVM 患者 OS 的危險因素。圖 5A）。此外，我們評估了 P4HA1 在預(yù)測 DSS 中的預(yù)后價值。結(jié)果表明，高 P4HA1 表達預(yù)示 BRCA、CESC、HNSC、KIRP、LUAD、MESO、PAAD、SARC、THCA 和 UVM 患者的 DSS 狀態(tài)較差，但預(yù)測 KIRC 患者的 DSS 狀態(tài)較好。圖 5B）。

P4HA1的GSEA

為了探索 P4HA1 參與泛癌的可能通路，我們基于 Reactome 通路數(shù)據(jù)庫進行了 GSEA。如圖所示圖 6等，GSEA結(jié)果顯示P4HA1參與了泛癌中的免疫調(diào)節(jié)相關(guān)通路，如免疫系統(tǒng)、先天免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)中的細胞因子信號傳導(dǎo)。此外，為了研究 P4HA1 參與 LUAD 的潛在途徑，我們使用 TCGA LUAD 數(shù)據(jù)對 P4HA1 進行了 GSEA。計算所有蛋白編碼基因與P4HA1的相關(guān)性，選擇顯著基因（p?<0.05）進行GSEA。與 P4HA1 最正相關(guān)和負相關(guān)的前 50 個基因顯示在圖 7A、B.?對于 GSEA-GO 結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn) P4HA1 富含大多數(shù)細胞周期相關(guān)術(shù)語（圖 7C）。對于基于 KEGG 和 Reactome 的 GSEA 結(jié)果，P4HA1 在細胞周期、自噬-動物、河馬信號通路、mTOR 信號通路、適應(yīng)性免疫系統(tǒng)和先天免疫系統(tǒng)通路中富集。圖 7D、E）。這些結(jié)果表明，P4HA1 調(diào)節(jié)的細胞周期和免疫相關(guān)通路可能導(dǎo)致腫瘤患者存活率低。

P4HA1表達與免疫細胞浸潤的關(guān)系

通過使用來自已發(fā)表研究（ Thorsson 等，2018?）的免疫細胞浸潤數(shù)據(jù)分析 P4HA1 表達與免疫細胞浸潤之間的相關(guān)性，我們發(fā)現(xiàn) P4HA1 與包括 LUAD 在內(nèi)的大多數(shù)腫瘤類型中的 TAM 浸潤呈正相關(guān)（圖 8A-C)，但與免疫殺傷細胞負相關(guān)，如活化的 NK 細胞、CD8 T 細胞和 LUAD 中的淋巴細胞 (圖 8D-F）。我們還使用 ImmuCellAI 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。免疫抑制細胞，如 nTreg、iTreg 和 TAM，與泛癌中 P4HA1 的表達呈正相關(guān)。圖 9A) 和 LUAD (圖 9B）。相比之下，免疫殺傷細胞，如活化的 NK 細胞和 CD8 T 細胞，與 P4HA1 表達呈負相關(guān)。對TIMER2數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的分析結(jié)果也觀察到了類似的結(jié)論（圖 10）。

此外，我們發(fā)現(xiàn) P4HA1 表達與幾種腫瘤類型中的腫瘤突變負荷 (TMB) 和微衛(wèi)星不穩(wěn)定性 (MSI) 呈正相關(guān)，證明了與免疫治療效果的潛在關(guān)聯(lián)。圖 11A、B）。此外，我們根據(jù) P4HA1 的中位表達將 LUAD 患者分為兩組，并比較了兩組之間基因突變的差異。結(jié)果表明，在 LUAD 中，P4HA1 高表達的患者比 P4HA1 低表達的患者具有更高的基因突變頻率（高 vs. 低：86.9 vs. 80.88%）。圖 12A、B）。

此外，我們對 192 種抗癌藥物的 P4HA1 和 IC50 值進行了相關(guān)性分析。我們發(fā)現(xiàn) P4HA1 高表達的患者可能對大多數(shù)抗癌藥物耐藥，例如 PF-4708671、TAF1_5496、Linsitinib、ABT737、Navitoclax 和 ML323。圖 13）。補充表 S1包含有關(guān)各種藥物 IC50 值相關(guān)性的數(shù)據(jù)。