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l题目：通过多组学和单细胞转录组分析揭示 PSMB9 在黑色素瘤中的抑癌作用 l杂志：Cancer Letters l影响因子：IF=9.1 l发表时间：2023年11月 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
研究背景皮肤黑色素瘤（SKCM）在皮肤癌中构成重大挑战。最近的免疫疗法突破性进展彻底改变了黑色素瘤的治疗，然而肿瘤的异质性仍然是一个障碍。由DNA甲基化调控的表观遗传修饰促成了肿瘤形成，可能揭示了黑色素瘤的预后。 研究思路 在这项研究中，作者分析了360827个甲基化探针和相应的25577个黑色素瘤患者的基因表达概况，区分了一种新的免疫亚型，并使用机器学习构建了一个强大的签名，以促进免疫治疗反应的评估。进一步研究了签名中的关键基因PSMB9，以了解其潜在的抗肿瘤活性。作者的研究表明PSMB9可能是预测黑色素瘤患者预后和免疫治疗反应的候选基因。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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主要结果1.基于与干扰素相关基因的甲基化亚型鉴定 通过分析472个DNA甲基化样本，基于干扰素相关基因将黑色素瘤分为三个亚型，其中第二亚型的全基因组甲基化水平显著高于其他亚型，表明其具有固有的癌症表型。研究发现54.75%的差异甲基化探针呈现低甲基化，而45.25%呈现高甲基化，且第二亚型中几乎所有干扰素-γ相关基因表达上调。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
图2 IFN 基因相关甲基化亚型的构建 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.第一和第三簇具有独特的临床特征 研究发现黑色素瘤的c1和c3亚型患者生存率低于c2亚型，c1患者较年轻且Breslow深度较低。c1+c3患者的Clark分级更高，表观遗传年龄上c2属于加速老化组，而c1+c3属于减速老化组。通过ebGSEA和GSEA分析，c2亚型与免疫途径如PD1、CTLA4和TCR信号通路密切相关，而c1+c3亚型在这些途径上表达下调。免疫细胞浸润分析显示c1+c3亚型中多种免疫细胞比例较低，而内皮细胞数量较高，提示c1+c3亚型对免疫治疗反应不佳。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.利用机器学习构建干扰素（IFN）甲基化特征签名 通过单变量Cox回归、随机森林和Lasso-Cox算法筛选并构建了基于干扰素（IFN）的甲基化特征签名（IMS），区分了IFN阳性和阴性组，并发现IFN+组预后更佳。IFN+组主要与第二簇相关，而IFN-组与第一和第三簇相关，且IFN+组整体甲基化水平更高。研究还发现，年龄、Breslow深度、Clark IV和V级是黑色素瘤的风险因素，IFN+组免疫细胞比例较高，且免疫途径如PD1、CTLA4、CTL和干扰素反应在该组中富集。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
图3 (A) 单变量Cox回归的火山图。(B) 按变量重要性排序的随机森林训练结果。(C) Lasso-Cox回归显示最优变量(C)和lambda(D)。(E) 显示所选探针交集的维恩图。(F) 不同IFN阳性组与IFN组之间总生存率的K-M曲线图。(G) IMS与临床数据的森林图。(H) 不同组中免疫细胞浸润结果的小提琴图。(I) IFN阳性组的GSEA结果。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4.IMS在黑色素瘤治疗及泛癌分析中的预后价值 IMS在黑色素瘤的IFN治疗和放疗组中显示出预后价值，尤其在IFN阳性组中预后更佳。在非小细胞肺癌的ICB治疗中，IFN阳性组展现了更高的治疗反应概率和更好的无进展生存期。此外，研究在独立黑色素瘤队列和其他癌症类型中也验证了IMS的预后价值。泛癌分析显示，在多种癌症类型中IFN阳性组预后较好，但部分癌症类型中IFN阳性组生存状况更差。研究还计算并比较了不同癌症类型的甲基化DNA干性指数，为理解IMS的内在价值提供了新视角。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
图4(A) 森林图展示了IMS在TCGA数据库中29种其他癌症类型中的预后价值。 (B) 12种不同类型癌症的K-M生存曲线图。 (C) 箱线图展示了33种癌症类型中甲基化DNA干性指数（mDNAsi）。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.PSMB9是预后和ICB治疗的关键因素 PSMB9基因在黑色素瘤患者的预后和免疫检查点阻断（ICB）治疗中是一个关键因素。研究发现PSMB9表达与IMS评分负相关，且其高表达与更好的预后相关。在转移性黑色素瘤的免疫治疗队列中，PSMB9高表达与多种免疫相关基因的高表达相关，而MYC基因被抑制。PSMB9的高表达也预示着更好的免疫治疗效果，与免疫评分、基质评分和ESTIMATE评分有很高的相关性，这些评分分别预测免疫细胞的浸润水平和肿瘤纯度。研究结果表明PSMB9在肿瘤和免疫细胞中都有表达，且其高表达与更多的肿瘤细胞浸润和更佳的免疫治疗反应相关。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6.PSMB9通过IFN-γ塑造黑色素瘤微环境 PSMB9通过干扰素-γ（IFN-γ）影响黑色素瘤的微环境。通过单细胞RNA测序分析了7186个细胞，并将它们分为9个类别，发现PSMB9主要在T细胞和树突细胞中表达。在恶性肿瘤细胞中，只有某些亚型表达PSMB9，且这些亚型在治疗前存在。PSMB9的高表达与免疫基因的激活相关，特别是IFN-γ反应和NF-kB途径的TNFa激活，以及MYC靶标的抑制。在CD8+T细胞中，PSMB9高表达与干扰素-γ反应和PD1信号上调相关，同时NFKB信号减少。CD4T细胞中E2F_TARGETS和细胞周期得分上升，而在巨噬细胞和NK细胞中，PSMB9的高表达分别与吞噬作用上调和MHC途径显著升高相关，表明PSMB9可能增强NK细胞的肿瘤抗原识别能力。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
图5 单细胞RNA测序揭示了黑色素瘤微环境及PSMB9的角色 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7. PSMB9有助于IFN-γ信号传导并受转录因子驱动 PSMB9通过影响IFN-γ信号通路在黑色素瘤微环境中发挥作用，并且这种作用受到转录因子的调控。通过单细胞分析和NicheNet工具，研究揭示了PSMB9在树突细胞和T细胞中增强IFN-γ表达的能力。转录因子如ETV5、STAT1、EOMES和PRDM1在调控PSMB9表达中起到关键作用，尤其在CD8+T细胞中。此外，PSMB9的表达与IFN-γ受体IFNGR1和IFNGR2在恶性细胞中的表达呈正相关，暗示PSMB9可能通过调节IFN-γ信号通路影响肿瘤细胞的免疫逃逸。在整体RNA序列分析中，PSMB9与免疫检查点分子PD-L1和IFNG的表达密切相关，这可能指示PSMB9在免疫治疗反应中的重要性。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
图6 细胞间相互作用和转录因子分析 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
图7 PSMB9与IFNGR1（A）和IFNGR2（B）的分布之间的相关性。IFNG（C）、PDL1（D）与PSMB9之间的相关散点图。（E）热图显示了异质细胞类型中独特的转录因子（TFs）。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8.异常PSMB9调节黑色素瘤细胞增殖、集落形成和细胞侵袭 研究了PSMB9在黑色素瘤中的生物学功能，特别是在细胞增殖、集落形成和侵袭方面的作用。通过在两种黑色素瘤细胞系SK-MEL-28和A375中过表达PSMB9，研究者发现PSMB9能够显著抑制这些细胞的增殖能力，并减少集落的形成。此外，创伤愈合实验表明，过表达PSMB9的细胞迁移能力降低，这可能对理解PSMB9在肿瘤发展和转移中的作用具有重要意义。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
图8 PSMB9的过表达降低了肿瘤细胞的增殖和迁移能力 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
文章小结从这篇文章中我们可以看到整合公共数据+湿实验的路子仍旧是可以发高分的。但是大家也不要忽略作者的选题也是比较新颖的，和常规思路相比是更难一些的。从结果图来看用到的生信分析手段其实并不复杂，图也都蛮经典的。还特意结合了单细胞转录数据（当然也是公共数据）提高了level，又结合湿实验冲上了1区9分+，还是一篇非常值得借鉴的生信文章！想做点干湿结合发一篇SCI就来找船长吧，从方案设计到生信分析全都包圆，扫码直接开启和船长的对话吧！ 船长寄语 船长可以为您提供以下服务哦：评估思路（免费)、生信分析、方案设计、服务器租赁、特色数据库搭建等！欢迎大家扫码咨询，有问必答！ 生信分析 思路设计 服务器租赁 扫码咨询船长 往期推荐 |
