今天跟大家分享的是三月份?發(fā)表在CLINICAL CANCER RESEARCH雜志（IF ：8.911）上的一篇文章RNA splicing alterations induce a cellular stress response associated with poor prognosis in Acute Myeloid Leukemia清寇。文章主要講的是眨八，通過分析急性髓系白血布鹫埂（AML）不同預(yù)后情況患者之間的RNA-seq數(shù)據(jù)分析比較扶关，研究人員發(fā)現(xiàn)患者之間存在異常的RNA剪接方式，并通過計(jì)算機(jī)算法分析遭垛，確定了四個(gè)基因的剪接特征尼桶，經(jīng)驗(yàn)證，可以顯著提高現(xiàn)有風(fēng)險(xiǎn)預(yù)后方案的準(zhǔn)確性锯仪。
RNA splicing alterations induce a cellular stress response associated with poor?prognosis in Acute Myeloid Leukemia
急性髓系白血病的預(yù)后不良與因RNA剪接改變而引起的細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)
一泵督、?摘要：?
眾所周知，急性髓系白血彩病（AML）一種五年生存率不超過30%的惡性血液腫瘤小腊，臨床預(yù)后差救鲤，特征性細(xì)胞遺傳學(xué)和染色體異常，反復(fù)的體細(xì)胞驅(qū)動(dòng)突變秩冈，基于這些特征本缠，臨床上目前將AML分為三類：低危、中危漩仙、高危（favorable, intermediate and adverse-risk）搓茬。最普遍的治療方案-強(qiáng)化誘導(dǎo)化療并不適用所有患者，AML患者緩解率以及生存率仍不客觀队他，因此開發(fā)高效治療方案的需求日益迫切。
許多血液學(xué)惡性腫瘤中峻村，低頻率的剪接因子突變可以導(dǎo)致大量RNA剪接失調(diào)麸折，因此研究人員圍繞AML中是否存在RNA剪接失調(diào)，這些分子層面的改變是否與疾病臨床表現(xiàn)等相關(guān)問題展開研究粘昨。有分析意向（http://gaptechsxr.mikecrm.com/1vdMmqy）通過在兩個(gè)數(shù)據(jù)庫中TCGA和Clinseq中的數(shù)據(jù)分析垢啼，研究人員發(fā)現(xiàn)AML
二、?材料方法
1张肾、患者數(shù)據(jù)來源于The Cancer Genome Atlas (TCGA)-AML cohort和the Clinseq-AML cohort芭析。Beat-AML cohort中驗(yàn)證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。
2吞瞪、RNA-seq數(shù)據(jù)分析：通過實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部生物信息學(xué)方法結(jié)合可用的工具馁启，對(duì)RNA-seq數(shù)據(jù)分析患者體內(nèi)的可變剪接方式；DESeq2分析基因表達(dá)情況芍秆；新開發(fā)的計(jì)算機(jī)算法判定蛋白結(jié)構(gòu)域是否因剪接改變而改變惯疙。
3、轉(zhuǎn)錄本motif分析：rMAPS預(yù)測RNA結(jié)合蛋白的差異結(jié)合妖啥；MaxEntScan構(gòu)建最大熵模型霉颠。
4、預(yù)后模型生成：LASSO Cox回歸分析得出剪接特征荆虱；HarrelHarrel一致性指數(shù)(C-index)評(píng)估預(yù)后模型效果蒿偎。?
三、?結(jié)果
1怀读、TCGA和Clinseq的AML數(shù)據(jù)庫中低危和高危ELN人群Kaplan-Meier生存分析均存在顯著不同（fig1A）诉位；通過對(duì)兩者的RNAseq數(shù)據(jù)分析，研究人員檢測到不同的剪接事件（fig1C）愿吹。同時(shí)分析了不同的剪接事件在兩種AML患者中分布模式（fig1D不从、H）。并且研究人員在TCGA庫中挖掘到典型基因中內(nèi)含子和外顯子的剪接變化情況（fig1E犁跪、F)并找到兩個(gè)庫中共同的剪接發(fā)生變化的基因（fig1I）椿息。為了確定這些剪接變化的基因分子層面的影響歹袁，研究人員又對(duì)這些基因進(jìn)行了通路分析（fig1J），證明大部分基因與蛋白翻譯或者胞內(nèi)信號(hào)相關(guān)寝优。
圖1. 篩選AML患者中不同的替代剪接方式
2条舔、研究人員設(shè)計(jì)了整個(gè)分析篩選流程（fig2A），不同替代性剪接對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域存在一定的影響（fig2B）乏矾，其中一個(gè)代表性內(nèi)含子保留剪接破壞結(jié)構(gòu)域的例子（fig2C）孟抗；研究人員對(duì)結(jié)構(gòu)域發(fā)生變化的蛋白進(jìn)行通路分析，發(fā)現(xiàn)大多參與具有獨(dú)特的分子功能钻心，如蛋白質(zhì)翻譯（fig2D）凄硼。研究人員進(jìn)一步挖掘高危人群中替代性剪接差異存在的根本原因，發(fā)現(xiàn)其與體細(xì)胞驅(qū)動(dòng)無關(guān)（fig2E）捷沸。
圖2. 分析預(yù)測替代性剪接對(duì)蛋白功能的影響
3摊沉、研究人員首先找到了兩個(gè)數(shù)據(jù)庫中共同存在的差異剪接因子們（fig3A），并對(duì)它們進(jìn)行了蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)分析（fig3B）痒给。我們的信息預(yù)測方法中還發(fā)現(xiàn)一個(gè)多功能剪接調(diào)控因子HNRNPA1的替代性剪接说墨，并對(duì)其與HNRNPC進(jìn)行了motif篩選分析（fig3C、D）苍柏；研究人員進(jìn)一步挖掘不同剪接方式中序列的作用尼斧，發(fā)現(xiàn)在患者體內(nèi)存在非正常的堿基增減（fig3E、F）试吁。
圖3. AML中差異替代性剪接的上游驅(qū)動(dòng)因子分析
4棺棵、整體分析流程fig4A，首先研究人員篩選了兩個(gè)數(shù)據(jù)庫TCGA和Clinseq中差異表達(dá)的基因（fig4B）潘悼。對(duì)這些基因進(jìn)行GSEA分析律秃，得到一批ATG4調(diào)控的整體脅迫響應(yīng)基因（ Integrated Stress Response，ISR)上調(diào)（fig4C）治唤。通過對(duì)上調(diào)基因分層聚類分析棒动，發(fā)現(xiàn)同一個(gè)患者體內(nèi)，同一個(gè)患者體內(nèi)宾添，ISR基因受誘導(dǎo)表達(dá)的趨勢(shì)與錯(cuò)誤剪接的蛋白翻譯基因量成正比（fig4D）船惨。對(duì)上述基因進(jìn)行通路分析，發(fā)現(xiàn)均參與炎癥相關(guān)通路（fig4E）缕陕。并且研究人員發(fā)現(xiàn)粱锐，高危AML患者中，因剪接失調(diào)而受影響的蛋白基本都參與脅迫產(chǎn)生的炎癥通路（fig4F）扛邑。最后怜浅，研究人員將受調(diào)的翻譯相關(guān)基因和炎癥相關(guān)基因進(jìn)行了整合網(wǎng)絡(luò)分析（fig4G）。
圖4. 選擇性剪接對(duì)轉(zhuǎn)錄組影響的分析
5、研究人員通過計(jì)算機(jī)識(shí)別方法恶座，在兩個(gè)數(shù)據(jù)庫中搀暑，共同篩選到四種與AML預(yù)后相關(guān)的剪接標(biāo)記（fig5A、B）跨琳。并且Kaplan-Meier分析證明ELN的風(fēng)險(xiǎn)大小與四個(gè)剪接標(biāo)記一致（fig5C）自点。綜合以上結(jié)果，研究人員提出建議將AML三種分類變?yōu)閮山M脉让，將方便更有效的制定治療方案（fig5D）桂敛。最后研究人員還將從兩個(gè)數(shù)據(jù)庫得到的結(jié)論，放在BEAT-AML數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行獨(dú)立驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性（fig5E）
圖5. AML中替代性剪接對(duì)于預(yù)后評(píng)估的意義
四溅潜、?結(jié)論
研究人員發(fā)現(xiàn)在AML疾病中术唬，會(huì)存在替代性剪接，接近45%影響蛋白保守結(jié)構(gòu)域滚澜，導(dǎo)致整體應(yīng)激反應(yīng)以及炎癥相關(guān)基因的上調(diào)碴开。并且通過生信分析，確定了四個(gè)剪接特征博秫，這些剪接標(biāo)記提高了現(xiàn)有風(fēng)險(xiǎn)預(yù)后方案的準(zhǔn)確性，并在一個(gè)完全獨(dú)立的BEAT-AML數(shù)據(jù)庫中對(duì)其研究結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證眶掌。
