5+RNA甲基化修饰对胶质瘤免疫及预后的影响- 大数跨境

中科生信

2023-11-09

导读：今天小编和大家分析一篇23年6月发表在Aging(Albany NY)（IF:5.955）杂志的文章

今天小编和大家分析一篇23年6月发表在Aging(Albany NY)（IF:5.955）杂志的文章《Identification of M5c regulator-medicated methylation modification patterns for prognosis and immune microenvironment in glioma》。作者分别从TCGA数据库和CGGA数据库中获得RNA表达及临床相关信息，采用非负矩阵因式分解(NMF)将患者分两个亚群，比较两个亚群患者的生存和临床病理特征；研究了M5C与免疫环境的关系，并分析了M5C相关的模块基因，构建了基于M5C相关特征的风险模型，并且在验证集和CGGA队列中验证M5C相关信号对胶质瘤患者的生存预测。结果显示大多数M5C RNA甲基化调节因子存在差异表达和预后价值，免疫渗透细胞与M5C调节因子之间有明显的相关性，并且筛选出了11个可以作为胶质瘤预后因素的M5C相关模块。

背景

胶质瘤是一种常见的颅内肿瘤，具有复发频繁，预后较差的临床特征。2021年版WHO《中枢神经系统肿瘤分类》将胶质瘤分为1-4级，其中1-2级为低级别胶质瘤，3-4级为高级别胶质瘤。由基因组和表观基因组改变定义的亚型呈现不同的预后结果，例如IDH突变和1p19q染色体缺失。尽管目前在胶质瘤的治疗，包括化疗、手术和放射治疗等方面均取得了进展，但是患者仍受不良预后因素的影响。最近的研究表明，分子标记物生物表达是影响癌症预后的重要因素。因此，不同的胶质瘤之间的分子差异可以帮助确定胶质瘤患者的预后生物标志物和治疗靶点。

研究表明，表观遗传修饰，包括DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑，在恶性肿瘤的发生和发展中发挥作用。RNA修饰是一种在转录水平调控基因的方法，RNA修饰可以动态调节重要的生物过程，包括蛋白质合成、细胞增殖、细胞分化，甚至应激反应等。此外，M5C RNA甲基化酶的异常表达可能有助于多种恶性肿瘤的发生发展。NSUN1、NSUN2和NSUN4已被证明在多种恶性肿瘤中上调，包括乳腺癌、胆囊癌、膀胱癌、前列腺癌和宫颈癌等。

肿瘤的免疫微环境（TIM）也被证明在癌症的发生和发展中起重要作用，并对癌症患者的预后有显著影响，肿瘤的免疫亚型在制定治疗策略和评估患者预后方面具有非常重要作用。一些研究已经阐明了TIM和RNA修饰之间的相关性。M6A基因修饰可以评估胃癌肿瘤炎症程度、TIM间质活性和遗传变异。此外，在肺癌的高免疫表型中m6A修饰减少，表明m6A可能有助于免疫活动，并为免疫治疗提供有效的方向。然而，M5C修饰在TIM中的潜在功能仍不清楚，尤其是在胶质瘤中。因此，探索M5C RNA修饰对脑胶质瘤免疫侵袭特性的调控机制可能对脑胶质瘤的免疫治疗具有重要意义。本研究旨在通过筛选可能在M5C和免疫浸润过程中发挥作用的候选基因，并通过外部验证，获得新的对患者具有较好预测能力的预后生物标记物，有助于推动胶质瘤的临床治疗。

方法：

胶质瘤相关M5C调节因子的获取及表达情况分析
M5C调节因子共识聚类法识别两种亚群的胶质瘤
ssGSEA分析M5C亚群与免疫浸润之间的关系
WGCNA分析鉴定出M5C相关模块
M5C相关高低风险组构建和验证
脑胶质瘤中M5C相关基因表达的单细胞分析

研究结果

胶质瘤相关M5C调节因子的获取及表达情况分析

从TCGA和CGGA数据库中获得13个胶质瘤中M5C相关的调控因子，分析M5C调节因子在胶质瘤患者中的表达变化规律。除NSUN2、NSUN3和TRDMT1外，10个M5C调节因子在LGG和GBM中均存在差异表达(图1A，1B)，NSUN6和TET2在LGG中高表达，其余在LGG中表达相反。IDH的突变与一种独特的肿瘤细胞代谢相关，因此进一步分析了IDH中的M5C调节因子的表达情况(图1C，1D)。其中DNMT1、DNMT3A、DNMT3B、 NSUN4、NSUN5、NSUN7在IDH中显著高表达，TET2 和 TRDMT1 在野生型中低表达。单变量和多变量Cox回归模型显示了13个M5C调节剂的预后价值(图2A、2B)，ALYREF、DNMT3b、NSUN4、NSUN6与脑胶质瘤患者的生存密切相关。并分析了M5C调节因子之间的相关性（图2C）。

M5C调节因子共识聚类法识别两种亚群的胶质瘤

采用共识聚类法对具有相同特征的患者进行了聚类分析。使用R包NMF根据13个M5C调节因子的表达情况将患者分为2个亚组(图3A，3B)，主成分分析展示了两个亚群之间的差异（图3C）。第一个亚群中高表达的有NSUN6、TET2、TRDMT1和NSUN3，第二个亚群中高表达的有NOP2、DNMT1、ALYREF、DNMT3A、NSUN4、Dnmt3b、NSUN5和NSUN7，为了进一步比较两个亚群的生存信息。结果发现第一个亚群的生存率高于第二个亚群（图3D），并且它们在转录体亚型、X1p.19q.共缺失、Karnofsky评分、IDH状态、年龄、级别和组织学类型方面均存在显著差异(图3E)。这说明M5C RNA甲基化与胶质瘤的进展和临床表型有关。

ssGSEA分析M5C亚群与免疫浸润之间的关系

使用CIBERSORT算法用来评估M5C相关亚群间免疫细胞浸润的差异，使用ssGSEA方法探讨了不同的M5C调节因子与免疫细胞浸润的相关性。发现第一个亚群的特点表现为B幼稚细胞、静息树突状细胞、嗜酸性粒细胞、巨噬细胞M2、激活的肥大细胞、单核细胞和激活的NK细胞的高渗透现象；第二个亚群的特点则表现为B记忆细胞、巨噬细胞M0、巨噬细胞M1、静息肥大细胞、中性粒细胞、静息NK细胞、浆细胞、活化的CD4记忆T细胞、静息的CD4记忆T细胞、 CD8记忆T细胞、辅助性T细胞和T调节细胞的高渗透现象(图4A)。此外，发现大多数M5C调节因子与免疫细胞高度相关(图4B)，尤其是NSUN7与Gamma Delta T细胞、1型辅助性T细胞、活化的树突状细胞、自然杀伤T细胞和肥大细胞呈显著正相关。这表明M5C甲基化对胶质瘤的免疫微环境存在一定的的影响。

WGCNA分析鉴定出M5C相关模块

采用WGCNA鉴定M5C相关模块与HUB基因的共表达模块，共鉴定出16个共表达模块，纳入分析的临床信息包括性别、生存时间、生存状态、分级、年龄、Karnofsky功能评分、IDH状态、X1p.19q.共缺失和M5C亚群(图5A、5B)。MEmidnight Blue是M5C亚群中相关性最强的模块。

高低风险组构建和验证

在进行单因素cox回归分析和LASSO回归分析筛选预后相关基因，最终得到11个关键基因(图6A，6B)，通过多因素COX PH回归分析，根据中位数风险评分将患者分为高风险组和低风险组，与高危组相比，低危组存活率明显提高(图6C），验证集中也得出相同的结果（图6D）。并分别在训练集和验证集中对高低风险组模型进行ROC曲线验证（图6E，6F），证明其具有较好的预后价值。M5C调节因子的表达和免疫细胞浸润存在明显的差异（图7A，7B）, 在高分组和低分组之间, 使用CGGA数据集作外部验证，结果显示了生存率的提高(图7C，7D)。同时，我们进行了q-PCR验证，发现SEPT3、CHI3L1、PLBD1、PHYHIPL、SAMD8、RAP1B、B3GNT5、RER1、PTPN7、SLC39A1和MXI1在正常组织和肿瘤组织间的组织间表达存在显著差异(图8A-8K)。结果进一步证实M5C信号可以预测脑胶质瘤的生存和免疫环境。

脑胶质瘤中M5C相关基因表达的单细胞分析

为了分析M5C相关基因与免疫微环境的关系，我们对其在胶质瘤单核细胞中的基因表达进行了分析。首先进行了细胞亚群特征基因的鉴定，这些基因共分为七类细胞，即少突胶质细胞、星形胶质细胞、巨噬细胞、小胶质细胞、内皮细胞、成纤维细胞和T细胞。我们发现SAMD8、RER1、MXI1和CHI3L1在大多数胶质瘤微环境细胞中都有高表达。

【声明】内容源于网络

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