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今天給大家帶來一篇剛剛發表在Journal of Translational Medicine雜志（IF：8.440）的文章，作者使用公共數據，根據14種癌癥功能狀態，將胃癌分成3個亞型，并在代謝水平，CNV，TMB，免疫細胞浸潤，細胞毒性，對免疫治療反應等方面做了比較。
胃癌(GC)是全球第六大常見癌癥，主要流行地區為東亞。臨床最常用的分類方法有Lauren分類法、組織學分類法和美國癌癥聯合委員會(AJCC)分期法。也有不少研究者根據GC樣本的基因表達特征對GC患者進行分類，比較常用的是TCGA分子亞型和ACRG分子亞型。近年來，免疫治療受到廣泛關注，多種免疫檢查點抑制劑(ICIs)已被應用于多種惡性腫瘤的治療。但只有一小部分使用ICIs治療的GC患者對免疫治療有良好的反應。因此，確定哪些患者對免疫治療有反應是至關重要的。
基于GSVA方法計算的14個癌癥功能狀態評分，使用一致性聚類將TCGA-STAD數據集劃分為3個亞型(圖1A)。C1和C2可以顯著分離，C3分布在兩個亞型之間，C3似乎是一個過渡特征的類別(圖1G)。KM分析顯示C1組生存預后較差，C2組生存最好。C3無明顯生存差異，但C3的總體生存時間在C1和C2之間(圖1B)。C1細胞周期、DNA損傷和DNA修復表達較低，其余11種癌癥功能狀態表達較低。C2和C1正好相反。C3在所有癌癥功能狀態中均具有較高水平(圖1A)。在獨立數據集中也觀察到類似的結果(圖1C，F，H，I)。
C3中高表達代謝相關的KEGG信號通路，說明C3細胞處于高代謝狀態。4種能量代謝途徑的活性分別為:C1 < C2 < C3(圖2A)。C3的免疫活性最高，C2次之，C1最低(圖2B)。此外，10種癌癥相關信號通路均在C3中高表達(圖2C)。ESTIMATE計算免疫和間質評分，C1和C2分別具有最高和最低的免疫評分、基質評分和ESTIMATE評分(圖2D)。此外，CIBERSORT算法估計了免疫細胞的比例。C1的特征是高B細胞原生、B細胞記憶、漿細胞、CD4記憶T細胞、Tregs細胞、樹突狀細胞和肥大細胞；C3的特征是CD4記憶活化T細胞、濾泡輔助T細胞、NK細胞活化/靜息、巨噬細胞M0、巨噬細胞M1、巨噬細胞M2和中性粒細胞顯著豐富；C2的特征是所有免疫細胞浸潤程度低(圖2F)。分析了三個亞組之間IFN-γ和TNF信號通路的差異。C3在兩項評分中都是最高的，這表明C3具有最強的免疫細胞溶解活性(圖2E)。
為了探索三個亞型之間的基因組差異，TCGA-STAD的CNV譜。C3與C1和C2相比，arm-和focal-level的CNVs較低(圖3A-C)。C1和C2的染色體不穩定(CIN)患者比例高于C3，表明C3具有更好的基因組穩定性(圖3D)。接著分析了三個亞型之間基因突變的差異。三個亞型中突變頻率最高的20個基因中13個在所有GC樣本中突變頻率最高(圖3F，G)。三個亞型間突變頻率：C1 < C2 < C3。微衛星不穩定(MSI)患者在三種亞型中的分布與突變頻率一致(圖3D)。三組間腫瘤突變負荷(TMB)差異也是同樣的結果(圖3E)。這些結果表明基因突變可能與GC亞型表型相關。
LassoCox算法確定最穩健的癌癥功能狀態通路用于預后預測(圖4A)。最后，建立與癌癥功能狀態通路相關的風險模型。KM分析顯示TCGA-STAD患者風險評分越高總生存期越差（圖4B）。在另外兩個隊列中驗證了模型的穩定性（圖4C,D)。
接下來，作者探討了GC亞型中不同細胞類型之間的差異。作者認為，每個單細胞樣本中所有細胞的平均基因表達量于bulk測序的結果相接近。用訓練好的模型預測單細胞隊列樣本的GC亞型，最終得到13例C1患者，11例C2患者，2例C3患者。腫瘤功能狀態的分布特征也與TCGA-STAD隊列的分布特征一致(圖5A)，這也證明了分類器的魯棒性?？偣搏@得了27個細胞簇，確定了5種主要的細胞類型(圖5B，C)?；|細胞的癌癥功能狀態評分較高(圖5D)。
基質細胞可以重新聚類并注釋為物種細胞，其中myCAF是C1亞型的一種特異性細胞類型，myCAF可能參與了C1亞型相關特征的形成(圖5E，F)。KEGG富集表明myCAF處于相對活躍狀態，這可能與其促瘤作用有關，且與C1預后最差一致(圖5G，H)。KM分析也提示myCAF高浸潤的GC患者OS較差(圖5K)。
iCAF顯示了C1-C2-C3的發育模式，iCAF中進行了scenic分析。MAFK和TWIST2在C3中高度激活(圖5J，I)。既往研究表明，這兩種轉錄因子誘導EMT，進而促進腫瘤進展。C3中EMT評分高。同時，iCAF浸潤越高，OS越差，這可能與iCAF促進腫瘤進展的能力有關(圖5L，M)。在TCGA-STAD隊列的三個亞型中，C1的iCAF浸潤最高(圖5N)。
由于T細胞在抗腫瘤免疫中起著重要作用，接下來作者研究了T細胞在三個亞型之間的特征和異質性。不同類型T細胞數量在三種亞型間無明顯差異(圖6B)。無論是IFN-γ通路和IFNG基因的表達還是細胞毒性評分都證明C3具有更強的腫瘤殺傷活性(圖6C，D)。
接下來分析了三種GC亞型是否對免疫治療有不同的反應。在CD8+ T細胞中，C3具有更高的耗竭評分和免疫檢查點基因表達，這證明C3可能對免疫治療有更好的反應(圖6E)。在bulk水平上，C3的TIDE評分也高于C1和C2(圖6G)。作者還分析了接受免疫治療的尿路上皮癌隊列中三種亞型之間的差異。首先將IMvigor210隊列中的患者分為三種亞型(圖6F，H)。C3免疫治療應答者的比例明顯高于C1和C2，尤其是完全應答者的比例(圖6I，J)。
化療是癌癥治療的重要策略，CGP數據庫用于預測化療反應。結果顯示，5-氟尿嘧啶、順鉑、多西他賽、絲裂霉素C和紫杉醇更適合C1患者(圖7)。
到目前為止，關于GC分類的研究很多，但很多都是基于GC的某些類型特征。在該研究中，作者使用14種惡性腫瘤特征對GC樣本進行無監督聚類分析，將GC分為三個亞型。并從SNP、CNV、DNA甲基化、蛋白質組學和腫瘤免疫細胞浸潤等方面對這三個亞型的特征進行了詳細的探討。還在單細胞分辨率下對三種亞型中不同類型細胞之間的差異進行了詳盡的研究。
