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1、多组学的全面性：文章进行了全外显子组和全转录组测序，为深入分析MPLC的异质性提供了全面而丰富的数据基础，基因组学分析发现了EGFR和KRAS等关键基因突变的存在及其相互排斥性，为理解MPLC的分子机制提供了新视角。
2、研究结果验证的广泛性：研究结果通过nCounter RNA谱分析、单细胞RNA测序和空间转录组数据集等多种独立数据集进行了验证，增强了结论的可靠性和普适性。
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题目：多组学分析揭示了多发性肺癌发生发展中的免疫抑制微环境
杂志：NPJ Precis Oncol
影响因子：IF=6.8
发表时间：2024年7月
公众号回复“888”领取原文PDF，文献编号：20240811
研究背景
当前多发性肺癌（MPLC）在CT检查中常见，但其基因组、放射学及病理学特征如何影响临床结局尚待深入探索。现有研究表明，MPLC的分子与免疫特征复杂多样，尤其免疫抑制微环境显著，而EGFR与KRAS突变相互排斥，影响免疫特征。然而，MPLC的异质性与进展机制未充分阐明，限制了精准诊疗。本研究旨在填补这一知识空白，通过综合分析MPLC的基因组学与免疫学特征，为优化MPLC的临床管理和治疗策略提供新视角。
数据来源
数据集/队列 | 数据库 | 数据类型 | 详细信息 |
GSE169033 | GEO | 微阵列数据 | 85例浸润性肺腺癌患者肺部组织样本 |
KRAS_MT和EGFR_MT肺腺癌样本的scRNA-seq数据和空间RNA谱数据可以从GSA-H获得，登录号为HRA003826。
研究思路
本研究通过全外显子组测序及比对，检出体细胞变异，评估肿瘤突变与新抗原负荷，并估计染色体不稳定性。随后，转录组测序分析差异表达基因，探究免疫特征及免疫细胞浸润。进一步，多重免疫荧光、单细胞RNA-seq及空间转录组数据深化免疫微环境理解。最后，综合统计分析方法，全面揭示疾病机制。
研究结果
1.EGFR和KRAS突变型肿瘤表现出独特的免疫基因组特征
通过对多发性肺癌（MPLCs）的突变谱进行详细分析，发现EGFR和KRAS是突变频率最高的基因（图1a）。Spearman相关性分析表明EGFR和KRAS突变（EGFR_MT和KRAS_MT）是相互排斥的（图1b）。火山图显示KRAS_MT组主要上调了参与免疫相关反应的基因，而EGFR_MT组则表现出细胞周期过程的富集（图1c、d）。接下来，对免疫相关基因和特征进行了深入评估，结果显示与EGFR_MT组相比，KRAS_MT组中CD274（编码PD-L1）、耗竭T（Tex）细胞标志物TOX以及干扰素-γ（IFN-γ）相关基因IFFI44和IFI44L的水平显著上调（图1e、f）。
图1 EGFR_MT和KRAS_MT肿瘤的基因组和转录组学分析
首先评估27个样本中免疫相关特征，显示KRAS_MT肺结节IFN-γ特征显著增强（图2a），提示EGFR_MT肿瘤在抑制增殖与抗原呈递上可能较弱。（图2b）验证KRAS_MT组CD274及免疫相关基因高表达，而EGFR_MT则富集细胞周期基因（图2c）。通过scRNA-seq发现KRAS_MT组中TOX在T细胞及上皮细胞均有表达，且KRAS_MT组中TOX基因过表达（图2d-f）。然后整合空间RNA表达谱分析（图2g）显示，两种突变样本均具显著免疫细胞浸润，但KRAS_MT组中IFN-γ特征评分及TOX、CD3E、CD168等免疫标记基因富集更显著（图2h、i），揭示KRAS_MT在免疫微环境中的独特性。
图2 基于不同数据类型的KRAS_MT和EGFR_MT组免疫特性分析
2.免疫抑制微环境可能促进肺结节的发生
接下来，在转录水平上研究了促进结节形成的信号通路和免疫微环境的变化。与正常组织相比，肺结节中共有828个基因表达失调（图3a），这些基因主要富集在代谢相关通路、细胞外基质-受体相互作用和PI3K-Akt信号通路中（图3b）。基于TCGA数据库的进一步分析表明，FDCSP在肺腺癌中高表达，表明其在肺结节发生和发展中的潜在作用（图3c、d）。此外与正常组相比，多发性肺癌（MPLCs）中免疫相关基因的表达显著增加（图3e）。然后评估了免疫细胞的相对丰度，发现与正常组织相比，MPLCs中CD8+T细胞减少，而CD4+T细胞显著增加（图3f）。最后，通过独立的反卷积算法证实MPLCs中耗竭细胞显著增加（图3g）。
图3 MPLC与正常组织相比的转录组学特征
3.与影像学或病理学上不同的肺结节临床实体相关的基因组和免疫特征
首先在基因组水平上发现随着磨玻璃影（GGO）成分的减少或侵袭性进展，突变的积累逐渐增加，同时染色质水平的不稳定性也增加（图4a）。通路富集分析显示，这些表达失调的基因主要涉及代谢途径、细胞因子-细胞因子受体相互作用和细胞信号级联（图4b）。在高危结节中，观察到B细胞标志物基因（CR2、MS4A1和CD19）和Treg相关基因（CTLA4和FOXP3）的上调（图4c）。此外，通过免疫细胞丰度分析，发现高危阶段中免疫抑制细胞（如耗竭细胞和Tregs）的含量显著增加，而自然杀伤细胞（NK细胞）则呈下降趋势（图4d）。发现随着结节的进展，Treg细胞显著增加，而NK细胞显著减少（图4e）。最后，基于免疫组织化学数据发现FOXP3在高危阶段的表达增加（图4f）。
图4 MPLC进展过程中基因组和转录组特征的改变
文章小结
这篇研究通过全外显子组和转录组测序结合的方法，揭示了MPLC的分子和免疫特征多样性，发现EGFR与KRAS突变互斥，影响免疫特性，且MPLC免疫抑制显著，为MPLC临床诊疗提供新见解。这篇文章以多组学为切入点，深刻剖析了免疫微环境，非常值得大家学习哦！没有什么想法和思路的宝子们，快来联系阿星哦！阿星为大家准备了很多热点方向和研究思路呢，让阿星为大家的科研旅程保驾护航吧，晚了可能就被别人捷足先登了！
阿星有话说
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