基于免疫特征的宮頸鱗癌亞型與HPV16的表達(dá)、分子特征和臨床預(yù)后密切相關(guān)

Immune Signature-Based Subtypes of Cervical Squamous Cell Carcinoma Tightly Associated with Human Papillomavirus Type 16 Expression, Molecular Features, and Clinical Outcome

2019，May Neoplasia IF=3.837

摘要

子宮頸癌內(nèi)普遍存在異質(zhì)性析恋，通常被人乳頭瘤病毒（HPV）感染。 但是盛卡，宮頸癌的最常見(jiàn)組織學(xué)亞型助隧，宮頸鱗狀細(xì)胞癌（CSCC），就其異質(zhì)性與HPV癌蛋白表達(dá)之間的關(guān)聯(lián)而言滑沧，其特征尚不明確并村。 我們僅過(guò)濾掉138例HPV16感染的CSCC樣本； 然后我們將HPV16 E6 / E7表達(dá)壓縮為HPVpca滓技，并基于監(jiān)督聚類將HPVpca與CSCC的免疫學(xué)分析相關(guān)聯(lián)哩牍，以發(fā)現(xiàn)亞型，并在HPVpca水平令漂，途徑活性姐叁，表觀遺傳異常，體細(xì)胞突變頻率洗显， 以及對(duì)化學(xué)/免疫療法有反應(yīng)的可能性外潜。 免疫標(biāo)記的監(jiān)督聚類揭示了與HPVpca和臨床結(jié)果相關(guān)的兩種HPV16亞型（即HPV16-IMM和HPV16-KRT）。 HPV16-KRT的特征是在角質(zhì)化挠唆，生物氧化和Wnt信號(hào)傳導(dǎo)中基因表達(dá)升高处窥，而HPV16-IMM具有強(qiáng)大的免疫反應(yīng)和間充質(zhì)特征。 HPV16-IMM在FBXW7處表現(xiàn)出更多的表觀遺傳沉默和顯著突變玄组，而對(duì)于HPV16-KRT滔驾，MUC4和PIK3CA經(jīng)常發(fā)生突變。 我們還推測(cè)俄讹，HPV16-IMM對(duì)化學(xué)/免疫療法的敏感性比HPV16-KRT高得多哆致。 我們的表征將HPV16 E6 / E7的表達(dá)與CSCC的生物學(xué)和臨床結(jié)果緊密聯(lián)系在一起，從而提供了有價(jià)值的分子水平信息患膛，可指示解碼異質(zhì)性摊阀。 這些結(jié)果共同揭示了被HPV16感染的CSCC的分層，將有助于指導(dǎo)患者的個(gè)性化管理和治療踪蹬。

文章結(jié)構(gòu)

TCGA-CESC

患者和樣本

TCGA-CESC（304個(gè)腫瘤樣品和3個(gè)正常樣品的307個(gè)樣品）

甲基化數(shù)據(jù)：Xena 的Infinium 450K胞此，具有312個(gè)腫瘤樣品

從Firehose（http://www.firehose.org/）獲得344例具有充分臨床和病理學(xué)信息的患者，并選擇252例具有組織學(xué)類型的CSCC的患者作為研究對(duì)象跃捣。（鏈接打不開(kāi)了）

數(shù)據(jù)處理

①編碼蛋白質(zhì)的mRNA在GENCODE27中注釋漱牵，以生成基因符號(hào)名稱

②計(jì)算數(shù)據(jù)歸一化：DESeq包+varianceStabilizingTransformation函數(shù)來(lái)轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)

③低表達(dá)過(guò)濾：至少10％的樣品中僅保留標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)數(shù)等于或大于1的mRNA用于下游分析。

從RNA序列檢測(cè)病毒：VirusSeq算法

Fig1

圖1 樣品選擇概述疚漆。

（A） 檢測(cè)到的HPV類型的餅圖

（B）組織學(xué)類型分布的餅圖酣胀。所選138份樣本為確診為CSCC并感染HPV16的樣本刁赦。

Fig 2

圖2：高度相關(guān)的癌蛋白E6和E7與臨床結(jié)果相關(guān)。

(A)森林圖僅顯示HPV16 E6/E7表達(dá)影響患者總體生存闻镶。

單變量Cox回歸分析甚脉，以確定七種檢測(cè)到的HPV16癌蛋白是否影響患者預(yù)后。R包forestplot

(B)成對(duì)HPV16癌蛋白的Pearson相關(guān)系數(shù)儒溉。R包circlize

(C)高水平的HPVpca提示預(yù)后良好。

在最佳切割點(diǎn)下发钝，將樣本分為兩個(gè)子集：97個(gè)樣本的HPVpca表達(dá)水平較高的HPV16-H子集和41個(gè)樣本的表達(dá)水平相對(duì)較低的HPV16-L子集顿涣。HPV16-H的生存期優(yōu)于HPV16-L

R包survival

差異表達(dá)分析確定了360個(gè)差異表達(dá)基因，與HPV16-H相比酝豪，包括161個(gè)上調(diào)和199個(gè)下調(diào)的差異表達(dá)基因涛碑。

Fig3

圖3：基于監(jiān)督聚類的免疫特征揭示了與臨床結(jié)果相關(guān)的兩種HPV16亞型。

(A)138個(gè)CSCC樣本的20個(gè)免疫標(biāo)記的熱圖區(qū)分了亞型之間的兩種免疫模式孵淘。

箱型圖顯示了(B)適應(yīng)性免疫特征蒲障，(C)先天免疫特征和(D)其他免疫成分中亞型之間的不同富集水平。

E6-抑制基因和誘導(dǎo)基因計(jì)算的E6活性進(jìn)行了比較瘫证，并在(E)和(F)中提出揉阎。

Kaplan-Meier曲線顯示各亞型之間(G)總生存率和(H)無(wú)進(jìn)展生存率的差異。

C1亞型（HPV16-IMM）和C2亞型（HPV16-KRT）對(duì)適應(yīng)性免疫特征和先天免疫特征表現(xiàn)出較高的富集水平背捌，對(duì)淋巴管和SW480癌細(xì)胞表現(xiàn)出較低的富集水平毙籽。 HPV16癌蛋白（E1，E2毡庆，E5坑赡，L1，L2）在C1和C2之間差異表達(dá)不顯著么抗，使用已發(fā)表的文獻(xiàn)毅否，計(jì)算每個(gè)樣品的E6活性評(píng)分，以量化E6和E7活性蝇刀。C1中的E6分?jǐn)?shù)明顯更高螟加，表明E6活性升高。C1亞型比C2亞型具有更好的預(yù)后吞琐，且復(fù)發(fā)率更低仰迁。

Fig4

圖4：HPV16亞型之間的差異調(diào)控基因和通路。

(A)在預(yù)測(cè)的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化狀態(tài)中具有不同富集的亞型之間的顯著差異表達(dá)基因的熱圖顽分。

(B)火山圖顯示了感興趣的途徑中具有代表性的基因徐许。

(C)“KEGG”分析表明，免疫相關(guān)途徑和TNF信號(hào)在HPV16-IMM亞型中富集卒蘸，而Wnt信號(hào)在HPV16-KRT亞型中富集雌隅。

(E)通過(guò)對(duì)來(lái)自GSEA的感興趣途徑進(jìn)行單樣本基因集富集分析計(jì)算的富集水平熱圖及其(F)中相應(yīng)的GSEA曲線圖翻默。

C1亞型富含免疫相關(guān)細(xì)胞（例如T細(xì)胞，B細(xì)胞恰起，淋巴細(xì)胞修械，炎癥反應(yīng)和趨化因子）或途徑（例如程序性細(xì)胞死亡蛋白1信號(hào)傳導(dǎo)和細(xì)胞黏附）， C2亞型富含角質(zhì)形成細(xì)胞分化检盼，生物氧化肯污，一些代謝過(guò)程（例如激素和蛋白聚糖）和視黃酸途徑。

Fig5

圖5.基于DNA甲基化的HPV16-IMM亞型的重要免疫浸潤(rùn)和HPV16亞型間體細(xì)胞突變的差異

在（A）基于甲基化的免疫浸潤(rùn)評(píng)分吨枉，（B）腫瘤突變負(fù)擔(dān)和（C）預(yù)測(cè)的新抗原數(shù)量方面蹦渣，HPV16亞型之間的表觀遺傳和遺傳改變。

（D）Oncoprint顯示了MutSigCV檢測(cè)到的SMG和其他亞型之間其他差異突變基因的體細(xì)胞突變情況貌亭。

Fig6

圖6.差異性的化學(xué)治療和免疫治療反應(yīng)柬唯。

（A）對(duì)于基于HPVpca的HPV-H和HPV-L，對(duì)于HPV16-IMM對(duì)抗PD-1治療有更大的希望（利用TIDE和GenePattern網(wǎng)站的submap算法預(yù)測(cè)單個(gè)樣本或者亞型對(duì)免疫治療的響應(yīng)可能性圃庭。）

（B）對(duì)于HPV16-IMM和HPV16-KRT锄奢，顯示了順鉑和吉西他濱的估計(jì)IC50箱形圖。

（C）子圖分析表明剧腻，HPV16-IMM對(duì)程序性細(xì)胞死亡蛋白1抑制劑可能更敏感