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三月開卷，10+純生信有何不可
腫瘤具有很強的異質性，探尋患者之間的規律至關重要，因此很多腫瘤研究都聚焦于患者的分型分析。小編今天給大家分享一篇2022年12月發表在EBioMedicine（IF: 11.205）雜志上上使用公共數據進行腫瘤分型分析的生信文章。文章使用轉錄數據根據免疫基因對少突膠質細胞瘤進行了聚類分型，并利用多組學數據對識別的免疫亞型進行了全面刻畫。
Immunological profiles of human oligodendrogliomas define two distinct molecular subtypes
人類少突膠質細胞瘤的免疫學特征定義了兩種不同的分子亞型
一．研究背景
根據世界衛生組織(WHO)最新的分類指南，少突膠質細胞瘤具有IDH1或IDH2突變以及染色體臂1p和19q共缺失的特征。此外，少突膠質細胞瘤是一種異質性疾病，而了解其免疫微環境和分子亞型，能夠為設計及選擇少突膠質細胞瘤的免疫治療策略提供依據。因此，該研究旨在通過轉錄組、基因組和甲基化組的綜合分析來識別少突膠質細胞瘤的內在分子亞型。
二．文章摘要
研究收集了來自TCGA的137例少突膠質細胞瘤患者的表達數據、基因組數據、甲基化數據及臨床數據，并根據免疫基因的表達進行了無監督聚類分析，識別了與不同分子特征和臨床結果相關的兩個亞型，同時也對不同亞型的基因組及甲基化組進行了比較分析。此外，研究使用包含218例患者的兩個獨立數據集對兩個亞型進行了驗證分析。
三．文章的主要內容及結果
1. 一致性聚類識別少突膠質細胞瘤的兩個不同亞型
在文章的第一部分，作者為了刻畫少突膠質細胞瘤的免疫異質性，收集了先前報道的782個免疫相關基因進行聚類分析。研究的工作流程如圖1a所示，作者首先進行生存分析來識別具有預后意義的基因，結果在TCGA隊列中共識別了84個候選基因用于后續的聚類分析。研究通過無監督一致性聚類分析，識別出出Oligo1和Oligo2兩種免疫亞型(圖1b)。接著作者通過PCA來進一步證實亞型之間差異表達模式的魯棒性(圖1c)。此外，作者也分析了亞型與分子和病理特征的相關性，結果發現組織學3級與Oligo1亞型相關，且Oligo1亞型患者年齡比Oligo2亞型患者大(圖1b)。作者進一步通過生存分析發現，與Oligo2亞型相比，Oligo1亞型的預后更差(圖1d)。
2. 跨數據集驗證免疫亞型
這一部分作者在另外兩個隊列中驗證了免疫亞型的穩健性。研究首先將驗證隊列中的每個樣本分配到亞型中(圖2a和d)，接著根據PCA證實免疫亞型之間的表達差異(圖2b和e)。研究發現與TCGA隊列一致，Oligo1主要由WHO 3級和老年患者組成，且在CGGA隊列中與較短的總生存期相關(圖2c)。此外，在POLA隊列中，作者也觀察到WHO 3級與Oligo1亞型顯著相關，不過由于隨訪時間有限，研究未觀察到該隊列中免疫亞型與患者結局之間的相關性(圖 2f)。
3. 免疫亞型的體細胞變異
這一部分作者對免疫亞型的體細胞變異進行了研究。研究首先根據TCGA隊列的基因組變異數據對免疫亞型與體細胞驅動因子的相關性進行了研究，結果發現Oligo1具有更高的非整倍性、腫瘤突變負荷和拷貝數負荷(圖3a)。接著作者對高頻突變基因進行分析，結果發現EGFR改變在Oligo1樣本中顯著富集，而大多數常見基因變異在亞型之間表現出非特異性關聯（圖3b）。此外，差異基因的功能富集分析也發現Oligo1特異性改變的基因主要富集在Wnt信號通路及神經發生調控等通路(圖 3b)。
4. 免疫亞型中的DNA甲基化差異
這一部分作者對Oligo1亞型和Oligo2亞型之間的表觀遺傳差異進行了分析。研究首先識別了TCGA隊列中兩個亞型的差異甲基化CpG位點，結果識別出1601個差異CpG探針，接著作者對探針進行排序(圖4a)。研究在Oligo1中觀察到甲基化改變的基因在細胞增殖、Wnt信號通路、化學突觸傳遞和信號轉導方面高度富集(圖4b)，而Oligo2中甲基化差異基因則涉及免疫反應和炎癥反應等功能(圖4b)。接著作者對POLA隊列的DNA甲基化數據進行了分析，觀察到與TCGA隊列類似的結果(圖4c和d)。
5. 免疫亞型的轉錄組分析
這一部分作者在TCGA隊列中基于轉錄數據對兩個亞型的功能差異進行了分析。研究基于亞型間差異表達基因進行GO富集分析發現Oligo1主要富集在化學突觸傳遞、神經遞質分泌、Wnt信號通路、細胞周期調控、有絲分裂細胞周期G2/M轉變等功能。相反，Oligo2富集到抗原加工和呈遞、氧化還原過程、代謝過程和先天免疫應答等功能。
6. 免疫亞型的細胞和分子特征
這一部分研究對兩個免疫亞型間的細胞和分子特征進行了分析。作者首先通過ESTIMATE計算了基質和免疫評分，結果發現與Oligo1亞型相比，Oligo2亞型的免疫和基質評分更高(圖5a)。接著研究基于CIBERSORT方法研究各亞型間的免疫細胞浸潤，結果發現Oligo1中淋巴細胞和漿細胞的豐度更高，而Oligo2中巨噬細胞和單核細胞豐度更高(圖5b和c)。另外，研究基于ssGSVA評分也觀察到Oligo2中APC和T細胞共抑制的增強(圖5d)。此外，研究也對幾種抑制性檢查點基因的表達水平進行了分析，結果觀察到大多數檢查點基因在Oligo2中高表達(圖5e)。接下來，研究對CGGA隊列組織進行免疫組化染色也證實了上述發現(圖6)。
7. 免疫亞型的代謝分析
最后一部分研究分析了免疫亞型的代謝特征。研究首先基于GSVA對先前報道的115個代謝相關標記基因的富集水平進行了分析，結果發現Oligo2亞型表現出更高水平的代謝過程。相比之下，Oligo1腫瘤顯示出較少的代謝特征(圖7a)。此外，研究進一步計算了CGGA和POLA隊列的代謝評分，并觀察到了一致的結果(圖7b)。
到這里文章的主要內容就介紹完了，文章基于免疫基因的表達對少突膠質細胞瘤進行了分型，并結合多組學數據對兩個免疫亞型的預后、基因組及功能等差異進行了分析。文章邏輯清晰，用的方法也很經典，無論是研究的角度還是思路都值得做分型的小伙伴們參考學習。
