乳酸化现在可是科研界的“名人”，NCS频频出现它的身影。馆长豪不夸张的说，乳酸化一出场，高分跑不了！
目前，乳酸化相关的研究主要以基础实验为主，不过最近生信方向的文章目前也是陆续出现，除了我们熟悉的预后模型构建思路，馆长今天再给大家分享一篇新思路。
这篇文章在预后模型的基础上还增加了单细胞和空间转录组分析（公共数据库的数据集），同时结合了线粒体这个国自然热点，最后进行了简单的功能验证实验，对于这种热点方向，咱们只要稍作创新就可以顺利发表，科研之路千万条，抓住热点第一条！如果你暂时缺乏大胆创新的研究思路，或者复现上有困难，可以联系馆长，专业团队为你保驾护航！
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题目：胃腺癌中乳酸酰化相关基因集和线粒体功能的综合分析：对预后和治疗策略的影响
后台回复“666”获取原文献，编号241126
研究背景
胃腺癌（STAD）的特点是高异质性和侵袭性，在世界范围内导致预后不良。本研究通过整合大规模基因组数据集，包括TCGA和几个GEO数据集，探讨了乳酸化相关基因集和线粒体功能在STAD中的预后意义。
研究思路
1）通过整合TCGA和多个GEO数据集的数据，将TCGA数据集作为构建预测模型的主要训练集。
2）随后使用GEO数据集进行验证。
3）通过应用scRNA-seq和空间转录组学，剖析胃癌微环境中复杂的相互作用。
研究结果
目标基因集的表征
共有304个乳酸化相关基因被确定为相关基因。使用TCGA、GSE55696和GSE79973的数据分析它们在肿瘤和邻近正常组织之间的表达差异，在至少一个数据集中鉴定了280个差异表达基因。最后，在TCGA中对这些基因进行单变量Cox分析，使用另外五个GEO验证数据集，并构建森林图。最终选择了12个预后基因，至少在三个数据集中显示预后意义。
功能表征和分子分型
采用非负矩阵分解（NMF）算法对12个预后基因进行一致聚类，将其分为三组。C1组和C3组的生存差异显著，其中C1组与较差的预后相关。三组患者的年龄、性别、分期、病理分级等临床指标构成，差异无统计学意义。由于C1和C3显著的生存差异，将这两组进行了差异表达基因分析。计算这些基因富集的通路与12个乳酸化基因相关的ssGSEA评分，并进行相关热图分析。
功能表征-单细胞和空间转录组学
显示单细胞数据的细胞分类结果，使用12个预后基因和AUCell包来计算每个细胞的乳酸化评分。与上皮细胞相比，被归类为基质的细胞显示出更高的乳酸化评分。AUCell包中的AUCell_exploreThresholds函数用于确定阈值并将细胞分为两组。通过差异基因和富集分析来探索这些组之间的功能差异。作者展示了空间转录组学样本的分析结果，显示了免疫细胞、上皮细胞和基质细胞的分布差异。还计算了空间样品中的乳酸化评分，揭示了高乳酸化区域，主要在基质区域，与单细胞结果一致。结果显示上皮细胞与乳酸化评分呈负相关，而免疫细胞和基质细胞呈正相关。随后，对高乳酸化组进行功能富集分析。
基于差异基因的预后模型的发展
利用12个预后基因，使用101种算法建立模型；训练集为TCGA，测试集为5个GEO数据集。6个数据集的生存分析结果显示，高危组预后较差。
预后模型的比较
给出了六个数据集的风险和PCA图。随后，将风险评分与其他临床指标进行比较，发现风险评分的c指数优于大多数临床指标。然后，收集了最近1-2年发表的15个预后模型，并比较了它们的c指数。虽然我们的预后模型在TCGA队列中表现不佳，但在其余五个测试数据集中，它通常优于大多数其他模型。
列线图模型的发展
显示了包含风险评分和临床指标的nomogram。决策曲线分析（DCA）显示，与其他临床指标相比，nomogram和risk score的结果表现出更优越的表现。nomogram评分进行生存分析发现，评分越高，预后越差。
肿瘤免疫浸润及TMB分析
三个NMF分类组的风险值显示出显著差异。风险评分与来自分子特征数据库（MSigDB）的“50个标志基因集”之间进行了相关性分析。风险组间肿瘤突变负担存在显著差异。使用CIBERSORT算法描述各组之间的免疫细胞浸润变化。
免疫治疗分析及药物敏感性分析
利用TCGA数据集，利用TIDE算法预测免疫反应情景。无反应组表现出更高的风险得分。结合免疫表型评分（IPS）的结果表明，低风险组的IPS评分更高。药敏分析显示，Bortezomib_1191和Dactinomycin_1911在低危组敏感，Dasatinib_1079和BMS-754807_2171在高危组敏感。对肺腺癌和尿路上皮癌GEO数据集的分析显示，与乳酸化相关基因表达相关的免疫细胞浸润和反应性有相似的趋势，表明这些变化可能具有比STAD更广泛的意义。
单细胞高、低预后风险细胞的细胞通讯差异
在单细胞RNA测序数据集GSE184198中，使用风险模型计算每个细胞的风险评分，并使用中位数对细胞进行分组。然后进行Cellchat细胞通讯研究，比较两组之间的差异。显示了上皮细胞、髓细胞和T & NK细胞组间通讯的差异。
PTMA在组织和细胞中的表达
根据差异基因表达分析，PTMA基因在胃癌组织中与邻近非癌组织相比显著过表达。随后从临床样本中提取的RNA证实了PTMA在肿瘤组织中的表达升高。此外，还检测了PTMA在4种胃癌细胞系和正常胃粘膜细胞系GES-1中的表达。
沉默PTMA可抑制胃癌细胞的恶性行为
为了探究PTMA基因在STAD中的作用，选择MKN45和NCI-N87两个细胞系，敲除PTMA基因。PTMA敲除后两种胃癌细胞系的增殖能力在各时间点均显著降低，肿瘤细胞的凋亡率明显升高，促凋亡蛋白Bax和c-caspase3的表达显著提高，同时凋亡抑制蛋白Bcl-2的表达显著降低。表明PTMA敲低促进胃癌细胞凋亡。
在Transwell入侵和迁移实验中，PTMA敲低的MNK45表现出明显降低的入侵和迁移能力。伤口愈合试验，也显示PTMA敲除后迁移明显减少。Western blot数据显示PTMA敲低表达，Vimentin蛋白表达降低，E-cadherin蛋白表达升高。这些结果强烈提示抑制PTMA的表达与胃癌细胞的恶性行为呈负相关。
文章小结
本研究通过复杂的基因表达分析丰富了目前对胃腺癌的认识，特别是关注乳酸化等新领域。
乳酸化是当下的热点研究方向，这篇文章通过乳酸化结合机器学习，干湿结合，3个多月就接受了，感兴趣的小伙伴可以考虑换个疾病复现一篇，如果技术上有困难可以联系馆长哦！
馆长有话说
馆长会持续为大家带来最新生信思路，也可以提供特色数据库构建、免费思路评估、付费生信分析和方案设计等服务，对数据库构建和生信分析感兴趣的朋友可以咨询馆长哦！
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