今天跟大家分享的是2019年09月發(fā)表在Front Oncology(IF=4.14)雜志上的文章Screening and Identifying?Immune-Related Cells and Genes in the Tumor Microenvironment of Bladder Urothelial Carcinoma: Based on TCGA Database and Bioinformatics回官。在文章中作者基于TCGA數(shù)據(jù)庫和生物信息學囤萤，篩選和鑒定膀胱尿路上皮癌腫瘤微環(huán)境中的免疫相關細胞和樞紐基因。
Screening and Identifying?Immune-Related Cells and Genes in the Tumor Microenvironment of Bladder Urothelial Carcinoma: Based on TCGA Database and Bioinformatics
篩選和鑒定膀胱尿路上皮癌腫瘤微環(huán)境中的免疫相關細胞和樞紐基因：基于TCGA數(shù)據(jù)庫和生物信息學
一. 研究背景
膀胱癌是指發(fā)生在膀胱黏膜上的惡性腫瘤此洲。是泌尿系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤，也是全身十大常見腫瘤之一及穗。占我國泌尿生殖系腫瘤發(fā)病率的第一位绳军，而在西方其發(fā)病率僅次于前列腺癌，居第2位藏否。
膀胱癌最常見的是膀胱尿路上皮癌（BUC），約占膀胱癌患者總數(shù)的90%以上充包，通常所說的膀胱癌就是指膀胱尿路上皮癌副签，既往被稱為膀胱移行細胞癌。
二. 分析流程
三. 結果解讀
1. 得到關鍵免疫細胞豐度比與總生存率之間的關系
首先從TCGA數(shù)據(jù)庫下載408例BUC數(shù)據(jù)误证，并將其提取到三個矩陣：RNA-Seq继薛，F(xiàn)PKM和counts格式修壕。
每列代表一個樣品愈捅，每列具有不同的顏色和高度表示該樣品中免疫細胞的豐度比。使用R里的CIBERSORT對BUC以及臨床數(shù)據(jù)進行提取和分類慈鸠，以獲得22個免疫細胞的豐度比矩陣(圖2A)蓝谨。
圖片內的值表示相關值， 紅色代表正相關青团，藍色代表負相關譬巫。對218個樣本中22個免疫細胞的含量進行相關分析(圖2B)。得到結果：T細胞CD4記憶激活與T細胞CD8含量顯著相關督笆，而T細胞CD4記憶靜止與T細胞CD8和T細胞CD4記憶負相關芦昔。
紅線表示免疫細胞高表達組，藍線表示免疫細胞低表達組娃肿」径校基于22個免疫細胞的豐度比，使用Log-Rank進行測試后料扰，對關鍵細胞進行了Kaplan-Meier的總體存活率分析凭豪，確定了與生存相關的免疫細胞，包括T細胞CD4記憶激活晒杈，T細胞CD8和T細胞CD4記憶靜止嫂伞，以及NK細胞靜止(2C-F)。
2. 上述結果與存活相關免疫細胞的臨床關系
圖中每個點表示樣品中免疫細胞的豐度比拯钻，每張圖片中的三個水平線表示平均值±SD歉甚。對四種存活相關免疫細胞的含量與臨床特征進行相關性分析，其中分為腫瘤等級(圖3A)洒琢，臨床階段(圖3B)摄欲，T期(圖3C)和N期(圖3D)。
其中刊驴，隨著T期姿搜，N期寡润，臨床期的增加，T細胞CD8舅柜，NK細胞靜息和T細胞CD4記憶靜息的豐度比降低梭纹，而活化的T細胞CD4記憶的豐度比增加。
3. 識別免疫相關基因
分析與四個存活相關免疫細胞水平相關的膀胱泌尿癌基因致份，得到表達譜的火山圖变抽，紅色/藍色符號表示上調/下調的基因。
按T細胞CD8氮块，T細胞CD4記憶激活绍载，T細胞CD4激活和NK細胞靜息分組(圖4A-D) 。之后進行維恩計算滔蝉，以獲得參與四個免疫細胞浸潤的基因击儡，不同色塊中的數(shù)字表示與免疫細胞浸潤相關的基因數(shù)，得到共有933個基因與四個免疫細胞的浸潤有關(圖4E)蝠引。
4. 933個免疫相關基因主要參與的信號傳導途徑
參與免疫細胞浸潤的樞紐基因的富集分析結果阳谍，即GO分析結果說明了生物學過程的變化，在角質化螃概，肽交聯(lián)矫夯，離子跨膜運輸，離子跨膜運輸吊洼，細胞信號傳導等方面顯著豐富训貌；分子功能變化主要體現(xiàn)在角蛋白中，細胞外區(qū)域冒窍，中間絲递沪，膜的錨定成分，高爾基體腔超燃，乙酰膽堿門控通道復合物等区拳；細胞成分變化主要集中在序列特異性DNA結合，絲氨酸型內肽酶抑制劑活性意乓，神經(jīng)肽Y受體活性樱调，花生四烯酸環(huán)氧酶活性，血清素激活的陽離子選擇性通道活性等届良；KEGG途徑分析表明笆凌，細胞色素P450，化學致癌作用士葫，酪氨酸代謝乞而，PPAR信號傳導途徑等對異生物的代謝有用。
5. 得到24個樞紐基因的信息
為了探索免疫相關基因的相互關系并獲得樞紐基因慢显，進行了PPI和模塊分析爪模，獲得了24個樞紐基因欠啤，包括完整的樞紐基因名稱和主要功能。
6. 對關鍵樞紐基因構建蛋白質-蛋白質相互作用網(wǎng)絡
對免疫相關基因進行共表達網(wǎng)絡屋灌，大小表示與該基因相關的免疫細胞的數(shù)量洁段，顏色越深說明共表達越顯著，得到2個基因> 50的模塊(圖6A)共郭，以及他們的蛋白質共表達網(wǎng)絡(圖6B)祠丝。
白色和紅色分別代表樞紐基因和共表達基因。24個樞紐基因和50個共表達基因的共表達網(wǎng)絡(圖6C)除嘹。
7.? 得到3個模塊的富集分析結果
本表展現(xiàn)的三個模塊的富集分析結果：
模塊1的基因主要與蛋白質的運輸和代謝有關
模塊2的基因主要與角蛋白和中間絲的組成以及共表達網(wǎng)絡基因有關
共表達網(wǎng)絡基因主要與癌癥相關的各種信號通路有關
8. 得到臨床特征與樞紐基因之間的關系
每個小矩形中的前數(shù)字表示相關性写半，括號中的數(shù)字表示相關性的P值。本圖體現(xiàn)了24個樞紐基因的臨床特征的相關性分析結果尉咕，其中CDH7與N期呈正相關叠蝇，而CST4與T期呈負相關，圖中也能讀出其他中心基因與臨床特征之間的關系(圖7A)龙考。
其中紅線表示該基因的表達較高的組蟆肆，藍線表示表達較低的組矾睦。Kaplan-Meier生存分析顯示了24個中心基因中有四個基因與臨床結果密切相關晦款，分別為CDH7，LUZP1枚冗，PSD2和UGT2B15(圖7B-E)缓溅。
9. 得到樞紐基因和各種免疫細胞之間的聯(lián)系，驗證免疫相關特性
下圖赁温，紅色代表正相關基因坛怪，藍色代表負相關基因。根據(jù)上面的分析得知股囊，24個樞紐基因是潛在的免疫治療靶標袜匿，它們與免疫細胞的關系和相互作用對于進一步的免疫相關研究具有重要價值，所以這里我們對24個樞紐基因(x軸)進行和22個免疫細胞(y軸)之間相關性分析(圖8A)稚疹。
下圖居灯，每個點代表樣品，藍色線代表每個基因的表達水平與免疫細胞含量之間的關系内狗。TIMER用于驗證四個存活相關基因與免疫細胞浸潤水平之間的相關性怪嫌。樞紐基因的一部分，包括四個與生存有關的基因柳沙，他們與某些免疫細胞浸潤顯著相關岩灭。
這篇文章的研究不僅確定了BUC免疫治療的細胞和基因靶標，而且提出了其他腫瘤免疫治療的新研究思路赂鲤。
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