???今天和大家分享的是2020年4月發(fā)表在Cancers（IF：6.162)上的一篇文章隆豹，“Pan-Cancer Analysis of Radiotherapy Benefits and Immune Infiltration in Multiple Human Cancers”氯迂，作者對(duì)TCGA數(shù)據(jù)庫中的7種癌癥數(shù)據(jù)集樣本使用ESTIMATE和CIBERSORT計(jì)算免疫分?jǐn)?shù)和免疫細(xì)胞亞群豐度屯碴，分析免疫浸潤與放療效果之間的關(guān)系描睦，并且在乳腺癌數(shù)據(jù)集中通過LASSO-COX回歸構(gòu)建了以免疫浸潤為基礎(chǔ)的放射敏感性signature預(yù)測模型。
Pan-Cancer Analysis of Radiotherapy Benefits and Immune Infiltration in Multiple Human Cancers
多種人類癌癥的放療效果與免疫浸潤的泛癌分析
https://www.bilibili.com/video/BV1ai4y1s7aa
一导而、研究背景
放療（RT）是約60％的新診斷癌癥患者的主要治療方法忱叭，由于腫瘤放射敏感性的差異，并非所有患者都能從放療中獲益今艺，因此放射敏感性預(yù)測一直是個(gè)體化治療的重要研究內(nèi)容韵丑。腫瘤微環(huán)境TME與腫瘤的生長，轉(zhuǎn)移以及對(duì)臨床治療的反應(yīng)密切相關(guān)虚缎，最近認(rèn)為TME對(duì)設(shè)計(jì)RT治療方案具有重要意義撵彻。輻射可能誘導(dǎo)新抗原的釋放，并觸發(fā)免疫系統(tǒng)激活腫瘤特異性T細(xì)胞，并且可以增強(qiáng)TME的免疫浸潤千康。作者希望全面評(píng)估RT中可能與不同癌癥類型相關(guān)的免疫浸潤，綜合分析RT結(jié)果與免疫浸潤的相關(guān)性铲掐。
二拾弃、分析流程
三、結(jié)果解讀
1.TCGA數(shù)據(jù)中樣本特征
首先作者對(duì)TCGA中的每種癌癥進(jìn)行了綜合分析摆霉，根據(jù)接受RT的樣本數(shù)量及比例選擇其中7種癌癥進(jìn)行后續(xù)分析豪椿，并以RT及免疫分?jǐn)?shù)對(duì)樣本進(jìn)行分組。
圖A展示了每種癌癥類型的樣本數(shù)携栋，并以接受RT的樣本數(shù)進(jìn)行排序搭盾，圖B展示接受RT的樣本百分比，紅色為接受RT的樣本婉支。
圖C中作者選擇總樣本量大于50且RT接受比例大于30％的癌癥進(jìn)行后續(xù)分析：乳腺浸潤癌（BRCA）鸯隅，腦低度神經(jīng)膠質(zhì)瘤（LGG），甲狀腺癌（THCA）向挖，頭頸部鱗狀細(xì)胞癌（HNSC）蝌以，子宮內(nèi)膜子宮內(nèi)膜癌（UCEC），宮頸鱗狀細(xì)胞癌和宮頸內(nèi)膜腺癌（CESC）和多形膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）何之。
圖1D中作者以ESTIMATE算法計(jì)算樣本組織的免疫分?jǐn)?shù)跟畅，作為樣本的免疫浸潤水平，免疫分?jǐn)?shù)>0的樣本為免疫陽性溶推，<0的樣本則為陰性徊件。并以免疫浸潤水平(Immu+/-)及是否接受RT(RT+/-)將患者分為abcd四組，進(jìn)行后續(xù)分析蒜危。
圖1：TCGA樣本的RT信息
2.免疫浸潤水平與RT結(jié)果的泛癌分析
由于目前癌癥分期為RT治療的重要指標(biāo)虱痕，作者在以上7種癌癥類型中對(duì)臨床分期與組織學(xué)分級(jí)進(jìn)行單因素Cox分析（表1），結(jié)果顯示癌癥分期并非通用的RT結(jié)果指標(biāo)辐赞。免疫浸潤水平與癌癥分期之間具有相關(guān)性皆疹，作者進(jìn)一步研究免疫浸潤與RT結(jié)果之間的關(guān)系，以作為現(xiàn)有RT臨床指標(biāo)的補(bǔ)充占拍。
表1：7種癌癥中癌癥分期的單因素Cox分析
根據(jù)圖1D中的abcd組略就，圖2作者對(duì)7種癌癥分別進(jìn)行了五種不同的生存分析（編號(hào)1-5）：(a+b)與(c+d)，(a)與(b)晃酒，(a)與(c)表牢，(b )與(d)，(c)與(d)贝次，結(jié)果表明免疫浸潤水平與患者的RT結(jié)果相關(guān)崔兴。
第一列結(jié)果表明并非所有類型的癌癥都能從RT中受益。
第二至第四列評(píng)估免疫浸潤與患者預(yù)后之間的關(guān)系，分析還包括未接受放療的患者敲茄，列出了所有可能的亞組位谋。
對(duì)于BRCA患者，RT治療組的OS顯著更好（圖A1）堰燎，且高水平的免疫浸潤改善了BRCA患者的OS（p = 0.0186掏父，圖A2）。
對(duì)于免疫陰性的LGG患者秆剪，RT可以顯著改善OS（p = 0.0001赊淑，圖E5）。
對(duì)于免疫陽性的HNSC和GBM患者仅讽，RT顯著改善OS（圖D4陶缺，p = 0.0208；圖C4洁灵，p = 0.0001）饱岸。
相對(duì)而言，RT和免疫浸潤對(duì)THCA徽千、UCEC伶贰、CESC患者沒有影響（圖2F，圖2G罐栈，圖2B）
圖2：7種癌癥中不同RT與免疫浸潤分組的生存分析
3.TME中免疫細(xì)胞亞群與RT結(jié)果的泛癌分析
免疫浸潤水平由TME中的免疫細(xì)胞類型黍衙、數(shù)量和相互作用決定，在抵抗或加速患者腫瘤生長中發(fā)揮重要作用荠诬。作者進(jìn)一步分析了接受RT治療的患者樣本中與預(yù)后相關(guān)的免疫細(xì)胞琅翻。
使用CIBERSORT算法對(duì)表達(dá)譜進(jìn)行分析，評(píng)估樣本的免疫細(xì)胞亞群豐度柑贞，并對(duì)樣本進(jìn)行了無監(jiān)督的層次聚類方椎。圖A為7種癌癥患者中22種免疫細(xì)胞的豐度熱圖，顯示免疫細(xì)胞組成在不同類型的癌癥之間明顯不同钧嘶。
在多種癌癥中靜息CD4記憶T細(xì)胞棠众、M2巨噬細(xì)胞和CD8 T細(xì)胞的豐度較高，而γδT細(xì)胞有决、幼稚CD4 T細(xì)胞和記憶B細(xì)胞在所占的比例較低闸拿。
在所有癌癥中，神經(jīng)膠質(zhì)瘤組織的M2巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞百分比最高书幕。
作者進(jìn)一步根據(jù)免疫細(xì)胞的豐度計(jì)算了22種免疫細(xì)胞之間的相關(guān)系數(shù)新荤，并且使用Cytoscape對(duì)相關(guān)系數(shù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了可視化（圖B–H），顯示出不同類型癌癥中免疫細(xì)胞之間的相關(guān)性差異很大台汇。
圖3：7種癌癥類型種免疫細(xì)胞的組成及相關(guān)性
基于圖3中的結(jié)果苛骨，作者認(rèn)為免疫細(xì)胞亞群豐度的差異可能是個(gè)體差異的重要指標(biāo)篱瞎，具有預(yù)后意義。進(jìn)一步在7種癌癥類型種以22種免疫細(xì)胞亞群豐度分組痒芝，進(jìn)行生存分析俐筋。
結(jié)果顯示有8種免疫細(xì)胞與RT結(jié)果相關(guān)，圖A的雷達(dá)圖展示了8種免疫細(xì)胞及其作用等級(jí)严衬，其中CD4記憶T細(xì)胞激活和肥大細(xì)胞激活與多種癌癥類型的RT結(jié)果相關(guān)澄者。
圖B–P展示了與RT結(jié)果具有顯著相關(guān)性的細(xì)胞，表明這些免疫細(xì)胞亞群可能為RT的預(yù)后判斷提供補(bǔ)充指標(biāo)瞳步。藍(lán)色為低豐度組闷哆，紅色為高豐度組腰奋，對(duì)應(yīng)不同類型的癌癥BRCA（B）单起，CESC（C–F），GBM（G）劣坊，HNSC（H嘀倒，I），LGG（J）局冰，THCA（K–P）测蘑。
一些免疫細(xì)胞亞群可能在不同類型的癌癥中對(duì)RT結(jié)果產(chǎn)生相反的影響，圖J中肥大細(xì)胞激活可以改善LGG患者的10年OS康二，而在圖C,M中不利于CESC和THCA患者的10年OS碳胳。CD4記憶T細(xì)胞激活可以改善BRCA（p = 0.006）和CESC（p = 0.015）的RT結(jié)果，但不利于GBM（p = 0.001）患者的預(yù)后沫勿。
圖4：7種癌癥類型中22種免疫細(xì)胞的預(yù)后價(jià)值
4.構(gòu)建BRCA中基于免疫浸潤細(xì)胞的Radiosensitivity Signature
作者對(duì)免疫浸潤水平的RT結(jié)果預(yù)測價(jià)值進(jìn)行了進(jìn)一步分析和驗(yàn)證挨约，通過差異基因篩選、生存分析和LASSO-Cox回歸产雹，在BRCA中構(gòu)建radiosensitivity signature（RSS）诫惭。
首先作者以臨床信息、是否接受RT治療為條件蔓挖，從TCGA數(shù)據(jù)集中選擇了314個(gè)BRCA樣本夕土，并將這些樣本隨機(jī)分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集。
在訓(xùn)練集中以高低免疫浸潤水平對(duì)樣本進(jìn)行了差異基因分析瘟判，并且對(duì)268個(gè)篩選出的DEGs進(jìn)行了生存分析怨绣，得到65個(gè)與RT患者OS顯著相關(guān)的基因，通過單變量回歸分析進(jìn)一步篩選出14個(gè)與OS相關(guān)的基因拷获。
圖6A,B中作者對(duì)14個(gè)OS相關(guān)基因進(jìn)行了LASSO-Cox回歸分析梨熙，選擇合適的λ，最終構(gòu)建了一個(gè)3基因signature的RT預(yù)后模型RSS刀诬。圖6C中顯示3基因的HR均顯著<1咽扇，表明其可以作為RT預(yù)后的保護(hù)因子邪财。圖6D,E展示了以RSS將患者分為高低風(fēng)險(xiǎn)組以及組間生存時(shí)間和狀態(tài)的分布差異。
圖6F展示高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分和低風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分患者的3基因表達(dá)熱圖质欲。最后ROC曲線顯示RSS在訓(xùn)練集中AUC面積為0.853（圖G）树埠，使用相同的免疫細(xì)胞浸潤評(píng)分公式驗(yàn)證驗(yàn)證集中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分的診斷價(jià)值，AUC面積為0.79嘶伟，表明RSS具有較好的預(yù)測能力怎憋。驗(yàn)證集中的單因素和多因素Cox回歸顯示風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分是獨(dú)立的預(yù)后指標(biāo)，具有良好的預(yù)測性能九昧。
以上結(jié)果表明免疫浸潤是臨床放療管理和預(yù)測放療結(jié)果準(zhǔn)確性的重要指標(biāo)绊袋。
圖5：RSS的構(gòu)建和驗(yàn)證
小結(jié)
? 這篇文章的思路很簡單，對(duì)TCGA數(shù)據(jù)庫中所有癌癥種類的RT樣本信息進(jìn)行分析铸鹰，選出其中7種RT治療接受比例高的癌癥癌别，使用ESTIMATE和CIBERSORT分別計(jì)算了樣本的免疫分?jǐn)?shù)和免疫細(xì)胞亞群豐度，之后分別分組進(jìn)行生存分析蹋笼。作者還對(duì)BRCA數(shù)據(jù)集中的RT樣本以免疫分?jǐn)?shù)進(jìn)行DEGs的篩選展姐，并對(duì)DEGs進(jìn)行生存分析、單因素Cox分析剖毯，進(jìn)一步篩選與RT預(yù)后相關(guān)的DEGs圾笨，最后進(jìn)行了LASSO-Cox回歸建立RSS模型，并使用驗(yàn)證集對(duì)RSS的RT預(yù)后價(jià)值進(jìn)行了評(píng)估逊谋。
????????本研究證實(shí)了腫瘤浸潤免疫細(xì)胞豐度與RT結(jié)果密切相關(guān)擂达，確定出在多種癌癥中與RT結(jié)果相關(guān)的肥大細(xì)胞激活、CD4 記憶T細(xì)胞激活胶滋，但免疫細(xì)胞與RT結(jié)果的關(guān)系在不同癌癥類型板鬓、不同患者之間具有很大差異，作者僅根據(jù)免疫浸潤水平構(gòu)建了BRCA中的RSS镀钓，而更具體的免疫細(xì)胞定位與RT結(jié)果之間的關(guān)系仍需進(jìn)一步研究穗熬。
