生信小課堂

影響因子：7.3

研究概述：原發(fā)性肝癌主要表現(xiàn)為肝細(xì)胞癌（HCC），HCC對(duì)人類健康構(gòu)成重大威脅注祖，因?yàn)樗牧餍新屎颓忠u性且往往耐治療的疾病進(jìn)展率很高猾蒂。在一些HCC患者中，HCC的高耐藥性使有前途的免疫療法的療效也有限氓轰。因此婚夫，當(dāng)務(wù)之急是確定一個(gè)特定的分子模型，可以有效地預(yù)測(cè)目標(biāo)人群對(duì)這些治療的反應(yīng)署鸡，最終提高其療效案糙。作者根據(jù)泛凋亡相關(guān)基因的表達(dá)，確定了三種分子亞型靴庆。為了構(gòu)建模型时捌，對(duì)不同分子亞型之間的差異表達(dá)基因進(jìn)行了lasso和Cox回歸分析。根據(jù)中位風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分炉抒，患者被分為高風(fēng)險(xiǎn)組和低風(fēng)險(xiǎn)組奢讨。使用Kaplan-Meier評(píng)估特征的預(yù)測(cè)性能，ROC曲線焰薄、nomogram和校準(zhǔn)曲線拿诸。使用外部數(shù)據(jù)集驗(yàn)證了結(jié)果扒袖。此外，還研究了特征與免疫景觀和藥物敏感性的相關(guān)性亩码，通過體外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了LPCAT1敲除對(duì)HCC細(xì)胞行為的影響季率。這項(xiàng)研究表明，該模型與腫瘤免疫微環(huán)境顯著相關(guān)描沟。這些發(fā)現(xiàn)為HCC患者制定個(gè)性化治療計(jì)劃并改善其臨床結(jié)果提供了新的見解飒泻。

本文屬于單腫瘤分型思路，類似的分型文章我們也解讀過很多吏廉。

腫瘤分型文章比較重要的結(jié)論就是分型后構(gòu)建的評(píng)分能夠預(yù)測(cè)免疫治療或者其他治療的療效泞遗。可以用于分型的基因集很多席覆，比如焦亡史辙，壞死性凋亡，鐵死亡佩伤，自噬髓霞，銅死亡，m7G畦戒，細(xì)胞衰老，各類代謝等等结序。

另外還可以基于單細(xì)胞的結(jié)果做分型分析障斋，以及基于分型的百種機(jī)器學(xué)習(xí)建模可以延伸分析徐鹤。

如果想做類似的分析垃环，歡迎交流。
流程圖：

研究結(jié)果：

一返敬、泛凋亡相關(guān)基因的表達(dá)及其在HCC中的預(yù)后相關(guān)性

23個(gè)泛凋亡相關(guān)基因下調(diào)（12個(gè)泛凋亡相關(guān)基因遂庄，4個(gè)壞死相關(guān)基因和7個(gè)細(xì)胞凋亡相關(guān)基因；圖2A）劲赠。此外涛目，大多數(shù)泛凋亡相關(guān)基因的表達(dá)水平、21個(gè)細(xì)胞焦亡相關(guān)基因凛澎、4個(gè)壞死相關(guān)基因和28個(gè)凋亡相關(guān)基因）與HCC患者的總體生存率（OS）相關(guān)（圖2B-D）霹肝。一般來說，高表達(dá)組的預(yù)后很差塑煎。這些發(fā)現(xiàn)支持了對(duì)泛凋亡相關(guān)基因的進(jìn)一步分析沫换。

二、基于泛凋亡相關(guān)基因的分子亞型鑒定

用共識(shí)聚類（圖3A）最铁，將這371個(gè)腫瘤樣本分為3個(gè)亞型讯赏，即PANoptosisClusters A垮兑、B和C。PCA對(duì)PANoptosisClusters中的三種不同表達(dá)模式進(jìn)行了直觀而清晰的描述（圖3B）漱挎。根據(jù)泛凋亡的分子亞型系枪，HCC患者的OS差異很大。PANoptosisCluster B展示了最好的OS识樱，其次是PANoptosisClusters C和A（圖3C）嗤无。

接下來，使用GSVA檢查了不同泛凋亡分子亞型的生物功能怜庸。PANoptosisClusters A和B之間当犯、PANoptosisClusters A和C之間以及PANoptosisClusters B和C之間的差異通路分別顯示在圖3E-G中。

三割疾、PANRS的構(gòu)建

構(gòu)建PANRS是為了將這些分子亞型應(yīng)用于HCC患者的臨床分析嚎卫。對(duì)PANoptosisClusters A、B和C的差異分析顯示1565 DEGs（圖4A）宏榕。GO和KEGG功能富集分析（圖4B拓诸，C）顯示，DEG富集的主要細(xì)胞成分是染色體區(qū)域麻昼。

訓(xùn)練隊(duì)列中的預(yù)后DEG接受了LASSO Cox回歸分析奠支，以控制特征中包含的基因數(shù)量。如圖4D所示抚芦。作者選擇并標(biāo)記了圖4E中交叉驗(yàn)證誤差最小的四個(gè)基因倍谜。這些基因接受了多變量Cox回歸分析。獲得了與泛凋亡的分子亞型（即PANRS）相關(guān)的最佳特征叉抡。中位風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分為0.843尔崔，是將訓(xùn)練、測(cè)試褥民、TCGA-LIHC和ICGC-LIRI-JP隊(duì)列分為高風(fēng)險(xiǎn)和低風(fēng)險(xiǎn)組的臨界值季春。Sankey圖顯示了在泛凋亡的分子亞型被量化為PANRS后預(yù)測(cè)HCC預(yù)后的簡(jiǎn)短過程（圖4G）。此外消返，對(duì)PANoptosisClusters風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分分布的比較分析顯示载弄，PANoptosisCluster A的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分最高，其次是PANoptosisCluster C（圖4H）和PANoptosisCluster B侦副。

四侦锯、 PANRS可靠地預(yù)測(cè)TCGA隊(duì)列中的HCC預(yù)后

作者分析了訓(xùn)練隊(duì)列中高風(fēng)險(xiǎn)組和低風(fēng)險(xiǎn)組之間的差異OS。高危組患者OS明顯下降（圖5A）秦驯。風(fēng)險(xiǎn)曲線結(jié)果表明尺碰，高風(fēng)險(xiǎn)組的患者與不良預(yù)后基因LPCAT1和CBX2的死亡率增加和表達(dá)水平上調(diào)有關(guān)（圖5B）。在訓(xùn)練隊(duì)列中，使用時(shí)間依賴的ROC曲線評(píng)估了PANRS預(yù)測(cè)HCC患者OS的性能亲桥。預(yù)測(cè)1年洛心、3年和5年OS的曲線下面積（AUC）值分別為0.793、0.720和0.709（圖5C）题篷。在測(cè)試和TCGA-LIHC隊(duì)列中獲得了類似的結(jié)果（圖5D词身、E、G番枚、H）法严。此外，在測(cè)試和TCGA-LIHC隊(duì)列中葫笼，PANRS的AUC（時(shí)間依賴性ROC曲線）值>0.7（圖5F深啤，I），表明PANRS的預(yù)后預(yù)測(cè)性能很高路星。最后溯街，對(duì)三個(gè)隊(duì)列中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分進(jìn)行了獨(dú)立的預(yù)后分析，以排除其他臨床因素的干擾洋丐。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分被確定為HCC的獨(dú)立預(yù)后因素（圖5J-L）呈昔。

作者對(duì)TCGA-LIHC隊(duì)列的數(shù)據(jù)進(jìn)行了適用性分析。當(dāng)考慮年齡友绝、性別（男性）堤尾、腫瘤等級(jí)和腫瘤階段等因素時(shí)，與低風(fēng)險(xiǎn)組相比迁客，高危組的OS明顯更差（圖6A-H）哀峻。這表明PANRS可以廣泛用于預(yù)測(cè)HCC患者的生存率。為了單獨(dú)確定每個(gè)患者的1年哲泊、2年和3年存活率的概率，通過結(jié)合臨床病理特征和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分建立了一個(gè)諾模圖催蝗。如圖6I所示切威，患者的綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分為246分，預(yù)計(jì)1年丙号、2年和3年生存概率分別為62.3%先朦、37.1%和28.7%。圖6J中的校準(zhǔn)曲線顯示犬缨，預(yù)測(cè)的1年喳魏、2年和3年生存概率與實(shí)際生存率之間存在高度一致性。此外怀薛，用于預(yù)測(cè)HCC患者1年刺彩、2年、3年和5年OS的命名圖的C指數(shù)和AUC值高于年齡、性別创倔、腫瘤等級(jí)和腫瘤階段（圖6K-O）嗡害。

五、驗(yàn)證ICGC-LIRI隊(duì)列中PANRS的預(yù)后效應(yīng)畦攘，并與之前報(bào)告的模型進(jìn)行比較

作者根據(jù)TCGA-LIHC培訓(xùn)隊(duì)列的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分中位數(shù)霸妹，ICGC-LIRI隊(duì)列分為高風(fēng)險(xiǎn)組和低風(fēng)險(xiǎn)組。如圖7A所示知押，高危組表現(xiàn)出不良OS（p < 0.001）和預(yù)后不良相關(guān)基因（LPCAT1和CBX2）的上調(diào)表達(dá)叹螟。PANRS預(yù)測(cè)HCC患者1年、2年和3年OS的AUC值約為0.7（圖7B）台盯。獨(dú)立的預(yù)后分析罢绽、臨床適用性分析、nomogram和校準(zhǔn)圖表證實(shí)爷恳，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分可以獨(dú)立有缆、準(zhǔn)確和單獨(dú)預(yù)測(cè)ICGC-LIRI隊(duì)列中廣泛人群的患者的生存率（所有p < 0.05，圖7C-F）温亲。

六棚壁、PANRS可以預(yù)測(cè)腎乳頭狀細(xì)胞癌患者的預(yù)后

根據(jù)本研究中確定的HCC風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分的預(yù)后能力，作者檢查了TCGA數(shù)據(jù)庫中31個(gè)其他腫瘤的PANRS的預(yù)后能力栈虚。結(jié)果表明袖外，PANRS是一個(gè)強(qiáng)大的預(yù)測(cè)工具，其應(yīng)用可能不僅限于HCC魂务。

七曼验、PANRS可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)HCC患者的免疫景觀和免疫治療反應(yīng)

腫瘤微環(huán)境（TME）是一個(gè)多方面和動(dòng)態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)，顯著影響癌癥進(jìn)展粘姜，以及免疫治療和藥物治療的療效鬓照。ESTIMATE算法用于獲得基質(zhì)、免疫和ESTIMATE分?jǐn)?shù)孤紧。高危人群的免疫和估計(jì)分?jǐn)?shù)明顯高于低風(fēng)險(xiǎn)人群（所有p < 0.05）豺裆。這表明高危人群TM的免疫細(xì)胞滲透增加。進(jìn)一步分析顯示号显，高風(fēng)險(xiǎn)組表現(xiàn)出記憶B細(xì)胞和M0巨噬細(xì)胞的豐度增加臭猜，它們都與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分呈正相關(guān)（圖8B-D）。相反押蚤，在高危組中蔑歌，B細(xì)胞、靜息記憶CD4 T細(xì)胞和單核細(xì)胞的豐度被下調(diào)揽碘。M1巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分呈負(fù)相關(guān)（圖8E次屠，F(xiàn)）园匹。這些發(fā)現(xiàn)表明，高風(fēng)險(xiǎn)群體對(duì)免疫抑制性微環(huán)境非常敏感帅矗。除了腺苷A2a受體（ADORA2A）偎肃、誘導(dǎo)性T細(xì)胞同體配體（ICOSLG）和腫瘤壞死因子超家族14（TNFSF14）外，37個(gè)免疫檢查點(diǎn)的表達(dá)水平高于低風(fēng)險(xiǎn)組（圖8G）浑此。TIDE算法的進(jìn)一步驗(yàn)證表明累颂，高風(fēng)險(xiǎn)組表現(xiàn)出TIDE、功能障礙和MSI分?jǐn)?shù)下降凛俱，但排除分?jǐn)?shù)增加（p < 0.05紊馏；圖8H-K）。這些發(fā)現(xiàn)得到了IMvigor210隊(duì)列分析的進(jìn)一步支持蒲犬。免疫治療反應(yīng)組（完全緩解/部分緩解）的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分明顯高于免疫治療無反應(yīng)組（穩(wěn)定性疾病/進(jìn)展性疾仓旒唷）（圖8L）。此外原叮，高風(fēng)險(xiǎn)組的OS在免疫治療后高于低風(fēng)險(xiǎn)組（p = 0.011赫编，圖8M），這表明高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分的患者對(duì)免疫治療反應(yīng)良好奋隶。免疫治療反應(yīng)組中模型基因LPCAT1和CBX2的表達(dá)水平高于非反應(yīng)組（所有p < 0.01擂送，圖8N，O）唯欣。LPCAT1的上調(diào)表達(dá)也可以預(yù)測(cè)膀胱癌患者對(duì)免疫治療的陽性反應(yīng)（p = 0.032嘹吨，圖8P）。在高危組中境氢，檢查的HLA基因的表達(dá)水平為95.83%（23/24）（p < 0.05蟀拷，圖8Q，R）萍聊。

八问芬、使用PANRS可以預(yù)測(cè)HCC的化療藥物敏感性

CIs改善了HCC患者的臨床預(yù)后，提高了對(duì)治療有反應(yīng)的患者的生存率寿桨。然而愈诚，多藥耐藥機(jī)制是ICIs療效的主要限制因素。聯(lián)合療法牛隅，包括化療，仍然是主要的治療方式酌泰。這項(xiàng)研究比較了IC50值媒佣，以預(yù)測(cè)具有不同風(fēng)險(xiǎn)的HCC人群對(duì)化療藥物的敏感性。高危人群對(duì)幾種藥物的敏感性增加陵刹，包括依托泊苷默伍、順鉑、吉西他濱、多西紫杉醇也糊、環(huán)帕胺炼蹦、紫杉醇、帕佐帕尼狸剃、雷帕霉素掐隐、索拉非尼和阿霉素（圖9A-J）。同時(shí)钞馁，低風(fēng)險(xiǎn)組對(duì)阿西替尼虑省、吉菲替尼、拉帕替尼僧凰、二甲雙胍和AKT抑制劑VIII敏感（圖9K-O）探颈。

九、識(shí)別LPCAT1對(duì)HCC的致癌作用

通過qRT-PCR和western blot训措，作者發(fā)現(xiàn)與正常肝細(xì)胞THLE-2相比伪节，LPCAT1的mRNA和蛋白質(zhì)在HCC細(xì)胞（MHCC97-H、HepG2和HCML3）中過度表達(dá)（圖10A绩鸣，B）怀大。此外，對(duì)高表達(dá)水平的HepG2和HCCLM3進(jìn)行了RNA干擾全闷。如圖10C叉寂，D所示，作者成功抑制了HCC細(xì)胞中LPCAT1蛋白的表達(dá)总珠。通過EdU染色和CCK-8檢測(cè)屏鳍，結(jié)果表明，對(duì)LPCAT1表達(dá)的干擾顯著抑制了HCC細(xì)胞的增殖活性（所有p < 0.05局服，圖10E-H）钓瞭。使用傷口愈合和透孔分析的進(jìn)一步分析顯示，在干擾LPCAT1表達(dá)后淫奔，HCC細(xì)胞遷移顯著減少（所有p < 0.05山涡，圖10I-K）。

研究總結(jié)：

本研究中唆迁，作者確定了HCC患者PANoptosis的三種分子亞型鸭丛。基于這些亞型構(gòu)建的PANRS被證明是一個(gè)可靠和獨(dú)立的工具唐责，用于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)HCC患者的預(yù)后和免疫治療反應(yīng)鳞溉。因此，PANRS可以促進(jìn)HCC的風(fēng)險(xiǎn)分層鼠哥，并促進(jìn)個(gè)性化的免疫治療熟菲。