4张图拿下13分+纯生信文章！肿瘤微环境+WGCNA+免疫基因组学分析，简单易复现，让SCI论文轻松到手！- 大数跨境

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4张图拿下13分+纯生信文章！肿瘤微环境+WGCNA+免疫基因组学分析，简单易复现，让SCI论文轻松到手！

生信日报

2023-07-19

导读：本文通过共识聚类对疾病进行分型分析

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今天小记者偶然看到了一篇标题非常简单但是竟然有13分+的文章！打开粗略一看只有4张图还是纯生信！这不得赶紧仔细看看作者究竟用了什么思路？

在小记者看来，作者选择的这个疾病(神经内分泌前列腺癌)就非常nice,研究少并且治疗方案有限，再加上肿瘤微环境和免疫基因这两大热点，发高分文章轻轻松松！并且这篇文章的思路并不复杂，有趣的是与相关疾病进行了免疫特征的比较，非常值得学习！

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题目：神经内分泌前列腺癌的免疫基因组景观

杂志：Clin Cancer Res

影响因子：IF=13.801

发表时间：2023年5月

后台回复“999”获取原文文献

研究背景

目前，雄激素受体（AR）靶向治疗大大改善了前列腺癌的治疗效果，但AR信号的长期有效抑制导致了对AR不依赖的前列腺癌的治疗耐药变体的进化，如神经内分泌性前列腺癌（NEPC）。NEPC在临床上具有侵袭性，治疗方案有限。专门针对NEPC的试验非常少，因此尽管缺乏强有力的数据支持，但现在NEPC患者往往是根据最新的小细胞肺癌（SCLC）治疗方案进行化疗和免疫治疗的[9]。为NEPC患者采用SCLC治疗方案提供参考，更好地了解其免疫状况是非常有必要的。

数据来源

数据集/队列	数据库	数据类型	详细信息
前列腺数据集	dbGAP	基因型和表型	170人的230个组织样本
SU2C−前列腺癌基金会 (PCF) Dream Team	cBioPortal	基因集	前列腺癌患者DNA
TCGA癌症队列	GDC	基因集
EGAS00001000334	EBI	基因集	28个SGLC患者样本

研究思路

为确定230个前列腺活检样本中富含T细胞的样本，用无监督层次聚类法和共识聚类法对其基因表达谱（GEPs）进行聚类。使用ssGSEA计算富集分数（ES）和复合T细胞聚类得分从而对免疫和基质相关的特征进行了量化，以对发炎组和耗竭组的TME状况进行分类。为确定与T细胞炎症相关的基因组改变，使用104个肿瘤的现有WES数据并计算肿瘤突变负担（TMB），通过CNVkit和CNVSeeqer鉴定拷贝数的改变。利用Cox比例风险模型分析生存率。将WGCNA应用于NEPC GEPs用于自动识别和构建网络，以确定与炎症相关的其他生物过程。对前列腺癌队列的TME图谱进行PCA分析、生存分析以研究队列中不同类型前列腺癌的TME概况。在队列患者的免疫治疗选择的背景下，回顾重要检查点基因的表达以比较PD-L1的基因表达水平在前列腺癌类型中的差异。使用ssGSEA对GEPs的50条癌症标志通路进行量化以确定NEPC中特异性上调的途径。NEPC与SCLC具有相同的组织学和分子特征，由于SCLC患者接受ICB治疗，通过PCA分析、差异基因表达分析、比较了NEPC和SCLC的免疫特征。

主要结果

1.识别前列腺癌的T细胞炎症和耗竭表型

共识聚类法对样本聚类后，产生了两个组：分别是T细胞炎症组（n=94）和T细胞耗竭组（n=136）（图1A）。除了T细胞炎症（如IFN-γ）外，炎症组中抗炎的M2巨噬细胞和衰竭的T细胞明显增多，同时基质细胞（如癌症相关成纤维细胞）的水平升高（图1B）。虽然大多数细胞类型在炎症组中富集，但Th2细胞在炎症组中明显降低（图1B）。综合T细胞簇得分不仅与抗原处理机制的基因正相关，而且与T细胞功能的负调控因子（FOXP3、VEGFC）和免疫检查点（VISTA、PD-L2、LAG3等）正相关（图1C），其中VISTA的正相关性最强（r=0.90），该基因被证明与前列腺癌的不良预后相关。

炎症组和耗竭组之间突变负荷的中位数差异并不显著，总拷贝数负荷在各组之间也没有差异（图1D）。已知的前列腺癌突变的频率在两组之间没有明显差异，但观察到趋势：TP53和BRCA2突变在发炎的肿瘤中较高，而FOXA1、PIK3CA、ATM和AR突变在耗竭的肿瘤中较高（图1E）。对于拷贝数的变化，只有CDKN1B和ATM在耗竭组中的拷贝数损失明显高于炎症组（图1F）。队列中有82名患者有总生存（OS）数据，分析显示与耗竭组的患者相比，炎症组的患者与较短的OS有关（图1G）。

作者推断，在T细胞炎症组中，促肿瘤因子(如VISTA、M2巨噬细胞、CAFs、T细胞)与细胞毒性T细胞的共存可能会拮抗抗肿瘤T细胞功能（图1B-C）。需要进一步验证。

图1 基于T细胞免疫状态的前列腺肿瘤的分类

2.NEPC主要是T细胞耗竭

T细胞炎症组和T细胞耗竭组的肿瘤在定位和侵袭性方面存在差异，并且与良性前列腺组织相比，前列腺肿瘤相对免疫耗竭。队列中除了mHN.PCa外，转移性前列腺癌大多是T细胞耗竭的（图2A）。在前列腺癌（PCa、mPCa.HN、CRPC、NEPC）中，最具侵略性的NEPC中T细胞耗竭的样本频率最高，只有9个NEPC肿瘤被归为T细胞炎症（iNEPC）（图2A）。

应用WGCNA后发现与非炎症NEPC相比，一个基因模块（MEmagenta）与iNEPC的正相关性最强。这个模块富集了IFN-γ信号、主要组织相容性复合体（MHC）II类抗原表达和PD-1信号的基因（图2C）。而与iNEPC负相关最强的基因模块（MEpurple）富集在与细胞周期（如M期，G2/M转换）相关的途径中（图2D）。

除了在NEPC亚型之间富集不同的生物过程外，CDKN1B和PD-1的损失只限于非炎症的NEPC（图2E）。PD-1的表达在iNEPC中明显较高，而其配体PD-L1的表达与其他NEPC病例相当（图2F）。因此，较高的CD8+T细胞、IFN-γ信号和NEPC亚群中较高的PD-1表达表明免疫检查点阻断（ICB）的潜在机会窗口.

图2 前列腺癌诊断中的T细胞组

3.与其他前列腺癌相比，NEPC具有更高的PD-L1表达和细胞增殖

调查了前列腺癌连续样本TME谱的变化。TME谱的PCA分析显示，晚期肿瘤（如CRPC、NEPC）的TME谱具有更高的异质性，而局部PCA和良性组织的TME谱聚集更紧密（图3A）。通过T细胞免疫类别确定了NEPC的TME谱中的差异。癌症诊断平均的TME谱聚类显示免疫缺失（dNEPC）独立聚类，而iNEPC与PCa肿瘤和良性前列腺组织聚类（图3A）。

按癌症类型平均的TME谱显示，从良性前列腺组织到PCA、CRPC和NEPC，免疫和基质特征总体下降，尤其是在dNEPC中（图3B）。与其他癌症相比，dNEPC中唯一富集的细胞类型是自然杀伤细胞(NK)、T滤泡辅助细胞(Tfh)和Th2细胞。与WGCNA一致，与dNEPC相比，iNEPC中MHC递呈途径和抗原递呈机制基因的表达明显更高（图3B）。

生存分析的结果显示较高水平的个体TME特征与较差的OS相关，这一发现与T细胞炎症组与T细胞耗竭组观察到的结果一致(图1G，图3C)。与OS负相关的主要特征包括ICB抵抗特征和缺氧，与OS显著正相关的特征是T gamma delta (Tgd)和NK CD56- dim细胞（图3C）。

通过回顾重要检查点基因的表达，发现PD-L1是唯一与其他前列腺癌相比在NEPC中表达明显更高的检查点基因（图3D）。与所有其他前列腺癌相比，NEPC中显著上调的通路在功能上与细胞增殖和癌症侵袭性相关，即细胞周期G2/M检查点，E2F靶点，Hedgehog信号（图3E）。因此，NEPC是前列腺癌最具侵袭性的变体，具有活跃增殖的肿瘤细胞，并伴有免疫沙漠。

图3 队列中不同类型前列腺癌的TME概况

4.与SCLC相比，NEPC具有明显的免疫特征

GEPs的PCA图显示，NEPC肿瘤与SCLC有明显的区别，与PCa和SCLC肿瘤相比，NEPC肿瘤之间的异质性更强（图4A）。整体上，SCLC的大多数免疫特征的表达都明显高于NEPC，除了两个检查点PD-L1和CTLA-4的表达在SCLC和NEPC肿瘤间无法区分（图4B）。

SCLC和NEPC肿瘤之间的差异基因表达分析显示，与免疫耗竭的NEPC相比，与免疫过程相关的癌症标志通路（如IFN-γ、炎症反应）在SCLC肿瘤中显著上调（图4C）。此外，与NEPC相比，SCLC的细胞周期过程上调，而血管生成和hedgehog信号基因下调（图4C）。SCLC与NEPC的top DEGs含有典型T细胞信号传到标志物（CD8A, CD8B, CD3D, GZMA），而bottom DEGs富含整合素和胶原基因，以及uPAR介导的信号传导（调节细胞外基质降解和癌细胞迁移和转移）（图4D）。