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在选题上，该研究针对头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）中超级增强子（SE）相关基因的预后价值进行了探索；方法上，采用了机器学习方法（随机生存森林算法（RSF）），来从大量SE相关基因中筛选和构建预后模型（SEAGS）。除了生信分析，还涉及了药物处理、siRNA敲低实验等，干湿结合果然无往不利啊！
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l题目：通过机器学习在头颈部鳞状细胞癌中开发一种来自超增强子相关基因的新型预后特征
l杂志：Oral Oncology
l影响因子：IF=
l发表时间：2024年
研究背景
头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）是一种常见的恶性肿瘤，目前的治疗方法效果有限，因此需要寻找新的治疗靶点和预后生物标志物。该研究的目的是开发一种基于机器学习的新预后模型，该模型从与超级增强子（SE）相关基因中衍生，并用于HNSCC。
研究方法
⚪使用ROSE算法从HNSCC细胞系的H3K27ac ChIP-seq数据集中识别SE。
⚪将SE相关基因进行功能注释。
⚪通过差异表达基因（DEGs）和Cox回归分析筛选出133个具有预后意义的SE相关基因。
⚪利用机器学习方法，包括随机生存森林算法（RSF），构建预后模型。
⚪使用三个独立的HNSCC队列（TCGA-HNSC作为训练队列，GSE41613和GSE42743作为验证队列）进行模型验证。
主要结果
1.在HNSCC中识别SE相关基因
方法：利用ROSE算法从HNSCC细胞系的H3K27ac ChIP-seq数据中识别SE。
整合ChIP-seq和ATAC-seq数据，分析SE区域的染色质状态。
对SE相关基因进行功能注释。
通过DEG分析筛选在肿瘤样本中相对于正常样本表达上调的SE相关基因。
进行GO、KEGG和GSEA分析以揭示SE相关基因的生物学功能。
结果：鉴定了772个独特的SE相关基因。
大多数SE相关基因在肿瘤样本中表达上调。
上调基因在细胞增殖、粘着斑和PI3K-Akt信号通路中显著富集。
SE相关基因可能在HNSCC的发生和进展中起关键作用，有潜力成为预后生物标志物和治疗靶点。
图1HNSCC中SE的鉴定和功能注释
图2HNSCC中SE相关基因的功能富集分析
2.基于SE相关基因构建预后特征
方法：通过单变量Cox回归分析识别具有预后意义的SE相关基因。
识别133个SE相关预后基因，进行机器学习模型开发。
测试89种机器学习预测模型，计算C-index并排名。
结果：RSF算法表现最佳，平均C-index为0.94（TCGA-HNSC）。
87个基因在RSF模型中具有正重要性，筛选出前30个重要基因（如WNT7A、AXL）。
高SEAGS评分患者生存率显著低于低评分患者。
SEAGS为独立预后因素，时间依赖性AUC在1年、3年和5年分别为0.75、0.80、0.80，优于其他临床病理参数。
图3通过机器学习建立HNSCC的SE相关基因特征（SEAGS）
3.SEAGS在独立队列中的验证
方法：将GSE41613和GSE42743队列根据TCGA-HNSC的中位SEAGS评分划分为高低评分组。使用“sva” R包去除批次效应后合并三个队列为组合队列。
结果：高SEAGS评分组患者在验证和组合队列中预后较差。
时间依赖性ROC曲线分析显示，GSE41613的1年、3年、5年AUC分别为0.57、0.65、0.62；GSE42743的AUC分别为0.69、0.65、0.68；组合队列的AUC分别为0.60、0.63、0.63。结果表明SEAGS在HNSCC预后评估中表现稳健可靠。
图4多个HNSCC队列中SEAGS的生存分析
4.为HNSCC预后开发预测列线图
方法：开发包含颈淋巴结转移、肿瘤大小和SEAGS的列线图模型预测HNSCC结果。
结果：列线图在校准曲线上表现出对1年、3年和5年总生存期(OS)的预测具有优异的一致性。
决策曲线分析(DCA)表明SEAGS结合肿瘤大小比单独使用签名或其他临床病理参数具有更多净收益。
与所有患者的死亡和生存预测相比，该列线图在大多数阈值概率上获得了令人满意的正净收益，显示出潜在的临床应用价值。
该列线图模型被证明足够可靠，可以分别预测HNSCC的1年、3年和5年总生存期。
图5开发整合SEAGS和多个临床病理参数的列线图
5.WNT7A是HNSCC中涉及细胞增殖和侵袭的SE相关基因
方法：在用EP300抑制剂NEO2734处理的Cal27细胞中进行RNA测序分析。
通过ChIP-qPCR实验验证了WNT7A SE区域的H3K27ac和EP300富集。
进行siRNA介导的WNT7A敲低实验，研究其对HNSCC细胞增殖和侵袭的影响。
结果：WNT7A在HNSCC肿瘤样本中表达较高，并且与较差的OS、DSS和PFI相关。
WNT7A表达是独立于多种临床病理参数的预后因素。
在SE区域E2和E3处，但不是E1处，观察到H3K27ac和EP300的显著富集，且这种富集在JQ1或NEO2734处理后显著减少。
WNT7A的沉默显著抑制了体外细胞增殖和侵袭能力。
WNT7A被认为是涉及细胞增殖和侵袭的SE相关原癌基因，是HNSCC中一个有前途的预后生物标志物。
图6WNT7A是涉及HNSCC细胞增殖和侵袭的SE相关基因
6.通过药理学抑制BRD4/EP300破坏SE抑制HNSCC PDX模型中的肿瘤生长
方法：开发HNSCC PDX模型并通过腹腔注射给予BRD4抑制剂JQ1和EP300抑制剂NEO2734。
结果：JQ1和NEO2734的处理显著减少了HNSCC PDX模型中的肿瘤生长。
药物治疗样本中Ki-67染色减少，表明肿瘤细胞增殖减缓。
JQ1和NEO2734减少了WNT7A阳性染色，表明SE破坏抑制了WNT7A的表达。
图7通过BRD4/EP300药理学抑制破坏SE损害体内肿瘤生长并减少WNT7A表达
文章小结
总之，通过整合生物信息学、统计分析和实验研究，开发并验证了一种新的与超级增强子（SE）相关的基因预后特征（SEAGS）用于头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）。研究的结果进一步确定了WNT7A作为一种新的由SE驱动的潜在癌基因，调控HNSCC中的恶性行为。进一步需要大量的工作来解析SE的生物学角色及其在HNSCC起始和进展中的潜在机制。干湿结合更好发文，而且文章还用到了新的超级增强子热点+机器学习，是一篇质量好文，你是不是也心动了呢？那就赶紧行动起来，用对方法，选对思路。换个疾病直接复现！快来找小薇师姐吧！
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