生信小課堂
大家好，今天要和大家分享的是2021年7月發(fā)表的一篇文章：“ERO1L is a Novel and Potential Biomarker in Lung Adenocarcinoma and Shapes the Immune-Suppressive Tumor Microenvironment”。
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氧化還原1樣(ERO1L)基因編碼一種與缺氧相關(guān)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔定位糖蛋白介牙，其表達(dá)異吃蹈浚可產(chǎn)生過量的活性氧簇聋丝，從而激活細(xì)胞凋亡途徑蒲犬。本研究旨在討論ERO1L在肺腺癌（LUAD）和腫瘤免疫微環(huán)境（TIME）中的潛在作用陨收。作者通過多數(shù)據(jù)庫下載了肺腺癌RNA-seq肛搬、甲基化没佑、sgRNA-seq和生存數(shù)據(jù)并進(jìn)行泛癌分析、預(yù)后分析滚婉、甲基化分析图筹、共表達(dá)分析、免疫相關(guān)性和腫瘤微環(huán)境分析让腹。結(jié)果表明远剩，與正常組織相比，ERO1L在LUAD中顯著過表達(dá)骇窍，并且與LUAD患者的預(yù)后密切相關(guān)瓜晤。另外，ERO1L的過度表達(dá)與免疫抑制細(xì)胞的浸潤和免疫活性細(xì)胞的缺陷密切相關(guān)腹纳，可以通過誘導(dǎo)免疫抑制TIME產(chǎn)生致癌作用痢掠。
發(fā)表雜志：Front Immunol.
影響因子：7.562
研究背景
肺癌是全世界死亡率最高的癌癥，其中肺腺癌(LUAD)約占所有報(bào)告病例的50%嘲恍。近年來足画，隨著精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展，LUAD治療逐漸從經(jīng)驗(yàn)性化療演變?yōu)閭€(gè)性化治療佃牛。免疫療法具有效率高淹辞、持續(xù)時(shí)間長、毒性低的優(yōu)點(diǎn)俘侠，已經(jīng)使癌癥治療的范式發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變象缀。然而，免疫療法并不廣泛適用于所有患者爷速，因此迫切需要識別新的生物標(biāo)志物央星。如今，越來越多的證據(jù)支持腫瘤免疫微環(huán)境(TIME)在對免疫治療的反應(yīng)中起關(guān)鍵作用惫东。ERO1L能通過增加缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)的表達(dá)并促進(jìn)PD-L1內(nèi)的氧化蛋白折疊來促進(jìn)PD-L1的表達(dá)莉给，最終導(dǎo)致免疫逃逸，但ERO1L在構(gòu)建TIME中的作用尚待闡明。
流程圖：
分析解讀：
ERO1L在泛癌和LUAD中的表達(dá)
①Oncomine數(shù)據(jù)庫中分析泛癌中的ERO1L mRNA表達(dá)颓遏。
②ERO1L在GSE7670胁黑、GSE31210州泊、GSE32863和GSE19188中的表達(dá)演训。
③HPA數(shù)據(jù)庫分析ERO1L蛋白質(zhì)表達(dá)水平窟她。
結(jié)果：
下圖A：與Oncomine數(shù)據(jù)庫中的正常組織相比，泛癌中ERO1L mRNA的表達(dá)水平论咏。
下圖B：與來自TCGA數(shù)據(jù)庫的正常組織相比养涮，泛癌中ERO1L mRNA的表達(dá)水平。
下圖C：四個(gè)GEO數(shù)據(jù)集中LUAD中ERO1L mRNA的表達(dá)水平。
下圖D-G：來自HPA數(shù)據(jù)庫的四名LUAD患者的ERO1L蛋白表達(dá)水平。
ERO1L與LUAD預(yù)后
①根據(jù)RNA測序數(shù)據(jù)中位數(shù)表達(dá)值分為ERO1L-高和ERO1L-低組蜡镶。
②通過Kaplan-Meier繪圖儀數(shù)據(jù)庫進(jìn)行生存分析。
②通過相關(guān)性和多元線性回歸分析ERO1L表達(dá)與LUAD臨床病理特征的關(guān)聯(lián)。
③應(yīng)用類器官模型研究ERO1L的生物學(xué)功能：作者設(shè)計(jì)了一種類器官感染方案豪直，通過將類器官球體分離成單個(gè)細(xì)胞愕掏，然后與病毒顆粒共培養(yǎng)。通過將編碼ERO1L（用mCherry標(biāo)記）的cDNA引入到類器官（用eGFP標(biāo)記）中獲得以不同顏色標(biāo)記的ERO1L過表達(dá)的類器官顶伞。
結(jié)果：
下圖A-B：Kaplan-Meier數(shù)據(jù)庫中ERO1L低和高表達(dá)水平的生存分析饵撑，結(jié)果顯示ERO1L的過表達(dá)與顯著較差的總體生存率(A)和無復(fù)發(fā)生存率(B)相關(guān)。
下圖C-D：ERO1L的過表達(dá)與較差的總生存期(C)和無病生存期(D)相關(guān)唆貌。
下圖E：LUAD患者ERO1L的表達(dá)與臨床病理特征之間的關(guān)聯(lián)滑潘。
下圖F：ERO1L過表達(dá)的類器官熒光圖像顯示，在傳代過程中嵌合類器官的數(shù)量增加锨咙。
下圖G：相對于四個(gè)隨機(jī)組中類器官球的平均數(shù)量语卤，過表達(dá)ERO1L的細(xì)胞增強(qiáng)了球體形成。
下表：肺腺癌患者ERO1L與臨床病理特征的相關(guān)性酪刀。
ERO1L的啟動子甲基化
①根據(jù)腫瘤粹舵、正常組織以及腫瘤分期分析TCGA數(shù)據(jù)庫中ERO1L的啟動子甲基化水平。
②分析LUAD患者在不同腫瘤階段的mRNA表達(dá)骂倘、啟動子甲基化和生存狀態(tài)眼滤。
結(jié)果：
下圖A：與正常組織相比，在LUAD組織的啟動子區(qū)域中發(fā)現(xiàn)ERO1L的甲基化水平顯著降低历涝。
下圖B：腫瘤分期亞組分析顯示诅需，IV期患者的ERO1L啟動子甲基化水平下降最顯著漾唉。
下圖C：桑基圖描繪了在不同腫瘤階段的啟動子甲基化水平堰塌、ERO1L表達(dá)和生存狀態(tài)赵刑。
LUAD中ERO1L的共表達(dá)分析
①對來自TCGA和Oncomine數(shù)據(jù)庫的表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行了共表達(dá)分析。
②STRING網(wǎng)站構(gòu)建ERO1L共表達(dá)模塊的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò)场刑。
③DAVID網(wǎng)站進(jìn)行通路富集分析般此；GSEA軟件進(jìn)行基因集富集分析。
結(jié)果：
下圖D：ERO1L共表達(dá)模塊的PPI網(wǎng)絡(luò)牵现。
下圖E-F：ERO1L共表達(dá)模塊的功能注釋和通路富集恤煞。
ERO1L與免疫浸潤
①TIMER數(shù)據(jù)庫分析ERO1L表達(dá)水平與免疫浸潤之間的關(guān)系。
②CIBERSORTx網(wǎng)站估計(jì)不同免疫細(xì)胞的比例施籍。
③ERO1L表達(dá)居扒、免疫細(xì)胞標(biāo)志物、細(xì)胞因子以及趨化因子之間的相關(guān)性分析丑慎。
②使用GEPIA網(wǎng)站對結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證喜喂。
結(jié)果：
下表：ERO1L與免疫浸潤細(xì)胞基因標(biāo)志物的相關(guān)性。
下圖A：ERO1L與免疫細(xì)胞標(biāo)志物之間的相關(guān)性竿裂。
下圖B：ERO1L表達(dá)與巨噬細(xì)胞極化相關(guān)玉吁。
ERO1L與腫瘤微環(huán)境
①在TIMER 2.0數(shù)據(jù)庫中計(jì)算ERO1L表達(dá)和TIME浸潤的系數(shù)。
②使用R軟件“Rtsne”包基于t-SNE降維分析單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)腻异。
③腫瘤免疫單細(xì)胞中心(TISCH)數(shù)據(jù)庫用于分析ERO1L表達(dá)與免疫浸潤細(xì)胞之間的相關(guān)性进副。
結(jié)果：
下圖C：ERO1L表達(dá)與B細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞和NK細(xì)胞的浸潤水平顯著負(fù)相關(guān)悔常，與CD4+T細(xì)胞影斑、巨噬細(xì)胞、CAF和MDSC的浸潤水平顯著正相關(guān)机打。
下圖D：通過單細(xì)胞測序數(shù)據(jù)確定ERO1L表達(dá)與CD4 T細(xì)胞存在內(nèi)在異質(zhì)性矫户。
下圖E：根據(jù)與ERO1L的相關(guān)性總結(jié)了四個(gè)單細(xì)胞測序數(shù)據(jù)集。
下圖F：根據(jù)ERO1L和MDSC的表達(dá)式構(gòu)建Cox比例風(fēng)險(xiǎn)模型残邀。
ERO1L與免疫治療反應(yīng)
①使用R軟件“ESTIMATE”包預(yù)估LUAD組織中基質(zhì)細(xì)胞和免疫細(xì)胞的評分皆辽。
②使用微環(huán)境細(xì)胞種群計(jì)數(shù)器(MCPcounter)確定異質(zhì)組織中免疫細(xì)胞的相對豐度。
③采用腫瘤免疫功能障礙和排除（TIDE）評分預(yù)測對免疫檢查點(diǎn)阻斷的反應(yīng)芥挣。
結(jié)果：
下圖A：箱線圖顯示ERO1L高組和ERO1L低組內(nèi)的基質(zhì)驱闷、免疫和綜合評分。
下圖B-C：使用TIDE計(jì)算框架預(yù)測免疫治療反應(yīng)和其他生物標(biāo)志物（包括：IFN-γ空免、MSI空另、PD-L1、MDSC鼓蜒、CAF和TAM-M2）痹换。
下圖D：小提琴圖顯示ERO1L+高組和ERO1L低組內(nèi)的MDSC、CD8 T和功能障礙評分都弹。
ERO1L相關(guān)免疫抑制腫瘤微環(huán)境的潛在機(jī)制
①進(jìn)行基因集富集分析(GSEA)以確定ERO1L過表達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄特征是否與先前研究的其他條件顯著相關(guān)娇豫。
②對TCGA隊(duì)列中的ERO1L低組和ERO1L高組之間進(jìn)行了GSEA分析。
③通過TCGA表達(dá)譜分析探討ERO1L表達(dá)是否會影響腫瘤細(xì)胞和浸潤免疫細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子和趨化因子的模式畅厢。
結(jié)果：
下圖A：缺氧特征(NES=2.02,q=0.0)和VEGF上調(diào)特征(NES=2.27,q=0.0)富集在ERO1L高表達(dá)組冯痢。
下圖B：JAK-STAT（NES=1.65，q=0.0）和上調(diào)的NF-κB（NES=2.03框杜，q=0.0）
下圖C：確認(rèn)JAK-STAT和NF-κB信號通路中的基因表達(dá)變化浦楣。
下圖D：腫瘤免疫微環(huán)境中ERO1L過表達(dá)、細(xì)胞因子和趨化因子模式之間的相關(guān)性咪辱。
下圖E：示意圖顯示了ERO1L誘導(dǎo)的免疫抑制性腫瘤免疫微環(huán)境振劳。
小結(jié)：
在本項(xiàng)研究中，作者通過生物信息學(xué)技術(shù)包括細(xì)胞定量算法和基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)油狂，研究了ERO1L表達(dá)與LUSD及TIME之間的關(guān)聯(lián)历恐，確定了ERO1L過表達(dá)是免疫抑制TIME的一個(gè)特征。研究還表明ERO1L對LUAD患者有潛在的預(yù)后價(jià)值专筷。ERO1L的過表達(dá)與免疫抑制細(xì)胞的浸潤和免疫活性細(xì)胞的缺陷密切相關(guān)弱贼。另外，作者還發(fā)現(xiàn)ERO1L的共表達(dá)模塊參與了氧化還原磷蛹、糖酵解和缺氧反應(yīng)吮旅，調(diào)節(jié)缺氧誘導(dǎo)因子如HIF-1α和HIF-2α促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移、血管生成等味咳。
