加权基因共表达网络分析（WGCNA）和LASSO-Cox结合会擦出怎样的火花？- 大数跨境

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加权基因共表达网络分析（WGCNA）和LASSO-Cox结合会擦出怎样的火花？

中科生信

2021-11-02

导读：题目：Identification of a novel 10 immune-related genes s

题目：

Identification of a novel 10 immune-related genes signature as a prognostic biomarker panel for gastric cancer

期刊：Cancer Medicine

影响因子：5.1

接收日期：2021年7月

背景

胃癌 (GC) 是一种侵袭性恶性肿瘤，预后差，死亡率高。新出现的证据表明，肿瘤微环境 (TME) 中的免疫浸润细胞与胃癌 (GC) 的发生和进展相关。为了改善胃癌的预后，有必要建立一种新的预后模型对胃癌患者进行分层，从而指导患者进行精准治疗。本研究首次基于免疫相关基因(immune-related genes)，通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）和LASSO-Cox相结合的方法，成功鉴定出新的胃癌细胞的生物标志物。本研究旨在系统地研究免疫相关基因 (IRG) 以开发预后特征以预测GC的总生存期(OS)。

分析路线

方法

从GEO和TCGA数据库中检索训练数据集（GSE62254）、验证数据集I（GSE15459）和验证数据集II（GSE84437）的基因表达谱。在本研究中，我们结合加权基因共表达网络分析 (WGCNA) 和最小绝对收缩和选择算子方法 (LASSO) COX 模型开发了 10 个 IRGs 预后特征。

结果

1 WGCNA构建基因共表达网络

基于1211个免疫相关基因，用WGCNA分析方法构建基因共表达网络。生成了9个模块，模块和临床特征之间的关系如图2C所示，作者选择和OS相关的5个模块(MEbrown: r=−0.19, p=0.001; MEyellow: r=−0.23, p=7e-05; MEpink: r=0.14, p=0.01; MEblue: r=0.16, p=0.006; MEmagenta: r=0.16, p=0.006)，用作后续分析。对yellow模块中所有IRGs进行单因素Cox回归分析，共鉴定266个有预后价值的基因。进一步对这些基因做GO注释和KEGG通路分析。

2 预后分类器的构建

为了构建GC特异性的稳定模型，TCGA-STAD中4383 个DEGs和266个生存相关基因取交集，得到87个候选基因，作为分类器。选择GSE62254中的87个候选基因的表达量，用LASSO分析筛选出10个基因作为代表性的敏感性基因。为了评估 RS 的预测能力，绘制tROC 曲线，结果表明 RS 可以有效预测训练数据集的 1、3 和 5 年的OS，AUC 分别为 0.681、0.741 和 0.72，Kaplan–Meier分析表明更高的RS组代表了更差的预后。

3 在两个在两个外部数据集中进行验证

选择的两个验证集分别是GSE15459 和 GSE84437，时间依赖性ROC曲线显示，GSE15459预测1、3、5年OS的准确率分别为0.57、0.619、0.694，GSE84437 的准确率为 0.559，0.624 和 0.585。RS的分布和RS与OS之间的关系见图4CD。

4 细胞免疫浸润

高低RS组之间的差异在基质评分中是显著的，而在免疫评分中没有显著差异。基质评分和OS之间呈现负相关性(r = −0.16, p = 0.0047)，高低RS组之间进行22种免疫细胞差异分析， 22 个免疫浸润细胞之间的相关性较弱。

5 GSEA 分析潜在途径

高RS组有6条通路富集，低RS组有3条通路富集(图7A),高RS组富集的通路是e axon guidance (nominal p = 0.004, FDR = 0.196, NES = 1.58, gene size = 128), adherens junction (nominal p = 0.008, FDR = 0.248, NES = 1.67, gene size = 66), dilated cardiomyopathy (nominal p = 0.008, FDR = 0.162, NES = 1.66, gene size = 88)，低RS组富集的通路是one carbon pool byfolate (nominal p < 0.001, FDR = 0.123, NES = −1.85,gene size = 16), homologous recombination (nominal p = 0.006, FDR = 0.136, NES = −1.74, gene size = 26), and DNA replication (nominal p = 0.009, FDR = 0.112, NES = −1.73, gene size = 36)。