一.研究背景

膠質(zhì)瘤中腫瘤純度是一個潛在的關(guān)鍵因素

今天要和大家分享的是2017年10月發(fā)表在Clinical cancer research上的一篇關(guān)于膠質(zhì)瘤中腫瘤純度的文獻(xiàn)【Tumor Purity as an Underlying Key Factor in Glioma ?IF:9.619】

在膠質(zhì)瘤組織中不僅僅只包含膠質(zhì)瘤細(xì)胞曾棕，也存在與膠質(zhì)瘤相關(guān)的非腫瘤細(xì)胞炎疆，如基質(zhì)細(xì)胞以及免疫細(xì)胞窃判。這些非腫瘤細(xì)胞稀釋了膠質(zhì)瘤細(xì)胞的純度惩阶，并且在膠質(zhì)瘤的生物學(xué)過程中起到重要作用匈辱，但是膠質(zhì)瘤純度變化的影響仍不是十分清楚寺擂，這篇文章旨在研究這個問題愉粤。

二.主要方法和數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)：來自五個隊列的2249個膠質(zhì)瘤以及29個正常腦組織包括：

1.?訓(xùn)練集:

? ? ? 1)?CGGA的RNAseq數(shù)據(jù)

? ? ? 2)?TCGA-RNAseq數(shù)據(jù)

2.?驗證集：

? ? ? 1)?TCGA-microarray 數(shù)據(jù)集

? ? ? 2)?REMBRANDT 數(shù)據(jù)集

? ? ? 3)?CGGA的組織數(shù)據(jù)

三.結(jié)果展示

1.?膠質(zhì)瘤純度與臨床以及分子特征之間的關(guān)系

圖1

首先作者對膠質(zhì)瘤的純度與臨床和分子特征之間的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的刻畫砾医，在這一部分作者用ESTIMATE評估膠質(zhì)瘤純度以及基質(zhì)和免疫得分。來自 RNAseq以及微陣列的膠質(zhì)瘤數(shù)據(jù)集按純度增加的順序排列（圖1）衣厘。接著評估純度的組間分布以及其與其他因素之間的關(guān)系如蚜。

可以發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤純度與診斷年齡之間呈負(fù)相關(guān)。并且低純度的膠質(zhì)瘤更可能屬于間質(zhì)和EM亞型影暴，相反的错邦，高純度的更傾向于富集到前神經(jīng)和PM亞型。在基因組改變方面型宙，IDH突變和1p/19q共缺失出現(xiàn)在純度較高的膠質(zhì)瘤中撬呢。TERT啟動子突變在LGGs中純度較低，而其影響在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)中被消除妆兑。此外魂拦，作者還觀察了了純度與其他參數(shù)在組織分層病理學(xué)和分子分類中的相關(guān)性。

2.進(jìn)展的膠質(zhì)瘤具有高間質(zhì)及免疫得分以及低純度的特征

圖2

在這一部分搁嗓，作者首先根據(jù)WHO分級系統(tǒng)和組織遺傳學(xué)特征芯勘，將膠質(zhì)瘤進(jìn)行劃分。間質(zhì)和免疫評分隨著惡性腫瘤的進(jìn)展而顯著升高腺逛，而膠質(zhì)瘤純度在較高級別時降低（圖2）荷愕。可以看出在組織病理學(xué)分類方面屉来，少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤的間質(zhì)和免疫評分最低路翻，但純度最高。與此相反茄靠，GBM具有較高的間質(zhì)和免疫評分茂契，但純度較低。在這里慨绳，作者將神經(jīng)膠質(zhì)瘤分為五類掉冶，包括低級別膠質(zhì)瘤LGG-Oligo（是具有IDH突變的 LGG真竖，并且TERT啟動子突變或1p / 19q共缺失），LGG-Astro（是具有IDH突變的LGG并且沒有TERT啟動子突變或1p / 19q 共缺失）厌小，早期GBM（具有野生型IDH的LGG）恢共，GBM-IDHmut（具有突變IDH的GBM）和GBM-IDHwt（具有野生型IDH的GBM）。作者發(fā)現(xiàn)LGG-Oligo璧亚，LGG-Astro讨韭，Early-GBM，GBM-IDHmut和GBM-IDHwt的生存時間以這個順序顯著降低癣蟋。與生存變化相一致的透硝，可以觀察到GBM-IDHwt組間質(zhì)和免疫評分最高，LGG-Oligo組的最低（圖2A-D）疯搅。膠質(zhì)瘤純度在LGG-Oligo組最高濒生，GBM-IDHwt組最低(圖2E和F)。

3.膠質(zhì)瘤純度低與不良預(yù)后有關(guān)

圖3

在這一部分作者以中值劃分樣本來繪制生存曲線幔欧。對RNAseq和微陣列數(shù)據(jù)進(jìn)行了并行分析罪治。觀察到低純度樣本的OS普遍比那些高純度低(圖3 A和B)。分層分析表明,除了RNAseq數(shù)據(jù)集中的二級以外礁蔗，在大多數(shù)的WHO分級中低純度具有低OS(圖3 C-H)觉义。同樣在不同亞型如復(fù)發(fā)性神經(jīng)膠質(zhì)瘤中繪制生存曲線。盡管一些檢驗沒有達(dá)到統(tǒng)計學(xué)意義瘦麸，但低純度仍然展示出大多數(shù)亞型和復(fù)發(fā)性膠質(zhì)瘤預(yù)后較差的趨勢谁撼。此外，對基質(zhì)和免疫得分也進(jìn)行了類似的分析發(fā)現(xiàn)他們?yōu)轭A(yù)后不良指標(biāo)滋饲。

4.膠質(zhì)瘤的純度與不同的基因組改變模式有關(guān)

?圖4

為了揭示影響膠質(zhì)瘤內(nèi)腫瘤純度的分子機(jī)制厉碟，作者對存在突變以及CNA信息的TCGA病例進(jìn)行了分析。作者發(fā)現(xiàn)在體細(xì)胞突變以及腫瘤純度之間存在負(fù)相關(guān)屠缭。根據(jù)純度的增加箍鼓，將樣本分為兩組、三組呵曹、四組款咖。在每一組中都進(jìn)行了平行分析，以增強(qiáng)研究結(jié)果的可信度奄喂。作者發(fā)現(xiàn)四分具有代表性铐殃。首先，比較了低純度和高純度樣本之間的突變頻率跨新，在純度較低的病例中檢測到更多的體細(xì)胞突變富腊。在純度較高的病例中，IDH1域帐、CIC赘被、FUBP1是整、NOTCH1的頻繁突變以及1p/19q共缺失顯著富集，另一方面民假，在純度較低的膠質(zhì)瘤中浮入，PTEN、EGFR和NF1的突變更為頻繁（圖4A）羊异。作者還觀察到事秀，TTN、PCLO球化、MUC17秽晚、ZBTB20、NIPBL筒愚、FRAS1和SPTA1的突變頻率明顯不同，這與不同的純度有關(guān)菩浙，而現(xiàn)有的研究幾乎沒有探索它們在膠質(zhì)瘤中的作用巢掺。接下來，在KEGG的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探索基因組突變劲蜻。與上述結(jié)果一致陆淀，低純度樣本在32個代表性通路中存在更多突變（圖4B）。隨后先嬉，對CNA數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究轧苫，發(fā)現(xiàn)低純度和高純度膠質(zhì)瘤之間存在明顯的染色體改變模式。CNAs與純度呈負(fù)相關(guān)(圖4C)疫蔓。接下來一共鑒定出808個屬于不同膠質(zhì)瘤純度具有不同突變頻率的基因含懊。所有這些差異的改變都發(fā)生在純度較低的亞群中。在純度較低的病例中衅胀，常被刪除的基因組區(qū)域為包含CDKN2A/CDKN2B位點的9p21.3岔乔，以及包含PTEN位點的10q23.3。另一方面滚躯，與低純度相關(guān)的最常見的擴(kuò)增區(qū)域是包含EGFR的7p11.2雏门。在低純度膠質(zhì)瘤中，CDK4和PDGFRA擴(kuò)增也更頻繁（圖4D）掸掏。

5.低純度的膠質(zhì)瘤表現(xiàn)出強(qiáng)烈的免疫表型

圖5

分析基因表達(dá)數(shù)據(jù)來探索膠質(zhì)瘤純度與生物學(xué)表型的關(guān)系茁影。選擇TCGA-RNAseq隊列作為發(fā)現(xiàn)集，并使用其他隊列進(jìn)行驗證丧凤。作者采用PCA來探索與膠質(zhì)瘤純度相關(guān)的轉(zhuǎn)錄組特征募闲。在這里，可以觀察到整個轉(zhuǎn)錄組表達(dá)譜與膠質(zhì)瘤純度之間存在緊密聯(lián)系(圖5A)息裸，揭示不同腫瘤細(xì)胞百分比一般具有不同的生物學(xué)表型蝇更。隨后沪编，作者試圖找出在低純度膠質(zhì)瘤中顯著增強(qiáng)的生物學(xué)特征進(jìn)行了spearman相關(guān)分析，以確定與膠質(zhì)瘤純度相關(guān)的基因年扩。對表達(dá)與純度負(fù)相關(guān)最顯著的基因進(jìn)行GO分析蚁廓，顯著最富集的生物學(xué)意義大多與免疫相關(guān)(圖5B)。同時厨幻，根據(jù)中位純度將病例分為高純度組和低純度組相嵌。SAM被用來鑒別高純度和低純度樣本之間的差異基因。在低純度的樣本中况脆，差異上調(diào)的基因顯著富集到免疫相關(guān)的通路(圖5C)饭宾。GSEA進(jìn)一步證實，不同純度的膠質(zhì)瘤患者表現(xiàn)出不同的免疫狀態(tài)格了，低純度的膠質(zhì)瘤較高純度的膠質(zhì)瘤免疫表型增強(qiáng)(圖5D)看铆。

6.低純度膠質(zhì)瘤中巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞增多預(yù)后差

由于較低的純度意味著較強(qiáng)的局部免疫狀態(tài)，作者試圖研究來自非腫瘤部分的哪種類型的免疫細(xì)胞增強(qiáng)了免疫反應(yīng)盛末。作者使用GSVA估計多個免疫細(xì)胞的signature弹惦，并將signature與膠質(zhì)瘤純度進(jìn)行關(guān)聯(lián)(圖5E)。根據(jù)與膠質(zhì)瘤純度的關(guān)聯(lián)性悄但，免疫細(xì)胞可分為兩個亞群棠隐。(圖5F)。作者進(jìn)一步從CGGA隊列中收集了43個組織檐嚣。免疫組化分析證實助泽，在低純度的病例中巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的數(shù)量增加(圖5和H)，并與膠質(zhì)瘤純度呈不同的相關(guān)性嚎京。因此嗡贺，巨噬細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞和中性粒細(xì)胞可能是一群在低純度膠質(zhì)瘤的非腫瘤部分中起作用的免疫細(xì)胞挖藏。作者進(jìn)一步試圖研究它們對預(yù)后的影響暑刃。生存分析顯示巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞(而非小膠質(zhì)細(xì)胞)與膠質(zhì)瘤預(yù)后顯著相關(guān)(圖5I K)。

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