生信文章解析（第三篇）生物信息学分析膀胱癌不同亚型中免疫调节基因

通过仔细阅读文章小编了解到作者主要分析了五种来自癌症基因组图谱的膀胱癌（MIUC）的分子亚型的转录组图谱，使用CIBERSORT免疫细胞丰度测定工具进行分析，显示了MIUC亚型之间免疫细胞谱和丰度的显著差异。包括免疫刺激和抑制基因在内的67个基因的的表达模式显示出与亚型和DDR基因突变状态的显著关联。

Hello，大家好，今天小编给大家带来的是有关DNA损伤修复基因以及膀胱癌亚型免疫调节的文章，文章主要挖掘了膀胱癌不同亚型中免疫调节基因并进行了生物信息学分析，内容丰富却也不难理解，于2019年发表在Journal for Immunotherapy of Cancer杂志上。

长话短说，快和小编一起来看一看作者都做了哪些研究吧~

尿路上皮癌（UC）的分子亚型显著提高了对膀胱癌异质性的理解以及预后和预测生物标志物的发展。肿瘤免疫编辑对癌细胞的行为具有一定的影响并且UC中最近的免疫检查点阻断（ICB）疗法已经证明了DNA损伤修复（DDR）基因中突变的预测潜力。因此，作者以此为出发点，旨在全面了解DDR基因失活相关的免疫调节基因的表达，有助于扩展当前的免疫疗法和预测性生物标志物，对于患者个性化治疗具有一定的指导意义。

作者从TCGA中下载了原始和level 3 水平的RNAseq, array-CGH (aCGH), SNV以及408例MIUC肿瘤的相关临床数据。

（1）MIUC RNA-Seq数据的免疫细胞密度分析

（2）DDR基因失活状态的表征

（3）分析67种免疫调节基因的亚型特异性表达

（4）DDR基因失活状态与免疫原性突变之间的关联

（5）DDR基因突变与免疫调节基因表达的相关性

1：MIUC肿瘤表现出mRNA亚型特异性免疫细胞浸润模式

作者对MIUC肿瘤中的亚型特异性免疫细胞丰度进行了展示。文中使用的是绝对肿瘤纯度评分和CIBERSORT衍生的免疫细胞相对评分确定了五种膀胱癌亚型中免疫细胞的丰度。结果表明，基底鳞状肿瘤具有最高水平的白细胞分数，与其他亚型相比，基底鳞状肿瘤具有显著更高的NK细胞，M1巨噬细胞和记忆CD4 +T细胞丰度。总之，这些结果表明，基底亚型肿瘤具有严重的免疫浸润，具有T辅助I型（Th1）免疫应答的特征。然后作者在为了验证就分析了每个亚型的Th1，Th2和Th17免疫细胞的丰度，这一结果得到了证实。

图1

2：免疫调节基因表达谱与MIUC mRNA亚型相关

以上的分析没有发现整体基因组变化与MIUC亚型之间的免疫细胞组成之间的关联，为此作者试探索免疫基因表达的改变是否与MIUC的分子亚型相关。作者对67种免疫调节的基因与五种亚型进行了相关性分析，无监督聚类显示基底鳞状和管腔浸润肿瘤的聚集。与其他亚型相比，基底鳞状细胞显示免疫抑制剂的高表达评分。结果显示出这些免疫基因与MIUC分子亚型的明显关联。

图2

3：预先存在的高CD8 + TILs的MIUC具有适应性免疫抗性的特征

因为CD8 + TILs在实体肿瘤中具有预后相关性，作者对408名治疗前MIUC分为CD8 + TILs高和低两组。有趣的事情发生了，作者发现CD8 + TILs丰度在五种亚型中高度可变。

表1

作者对408个肿瘤患者分为高与低CD8 + TIL两组进行生存分析以确定其对膀胱癌结果的影响，结果显示低CD8 + TIL丰度与早期疾病复发显著相关。CD8 + T细胞丰度与总体存活率显著相关。基底鳞状肿瘤显示两组不同的高和低CD8 + T细胞丰度，与疾病复发显著相关，并且可以预测该MIUC亚型的较短总体存活率。

图3

然后，作者比较了408个肿瘤中免疫调节基因在高CD8 +TILs低CD8 + TILs两组之间的表达。结果表明MIUC中高CD8 + TIL的组在整个群组（a）以及基底鳞状亚型（b）中免疫检查点基因的表达都显著增加。在基底鳞状亚型中免疫检查点基因表达的增加是一种新的发现，它表明IFN诱导的适应性免疫抗性的存在，这也是导致侵袭性疾病的潜在因素。

图4

4：DDR基因的突变与免疫调节基因表达谱相关

由于整体基因组和染色体不稳定性未能解释每种MIUC亚型内免疫细胞组成的差异，在这一部分结果中作者试图研究DDR突变与MIUC中的免疫调节基因表达的相关性。因此作者通过对每个包含DDR基因中的双等位基因，单等位基因或野生型突变的肿瘤的z评分表达水平进行平均，结果显示具有DDR突变的肿瘤在免疫调节基因的表达模式上有差异。DDR双等位基因和单等位基因失活在免疫调节基因表达中的作用分别显示在（a）和（b）中。携带DDR突变的肿瘤的平均表达水平逐渐降低。