大家好呀!今天給大家介紹一篇2021年3月發(fā)表在Oncogene(IF:9.867)上的一篇文章。目前,已有很多基于蛋白質(zhì)編碼基因預(yù)測胃癌分子分型的方法。本研究作者基于長鏈非編碼RNA分析(FLORA)方法鑒定到1235個腫瘤特異性lncRNAs并確定了3種亞型。其中l(wèi)ncRNA亞型3(L3)的生存情況較差,特征為發(fā)生TP53突變,染色質(zhì)不穩(wěn)定,低甲基化和致癌lncRNAs過表達(dá)。lncRNA亞型1(L1)的生存情況最好,根據(jù)LINC01614的表達(dá)水平進(jìn)一步將L1進(jìn)行分組。作者的結(jié)果表明LINC01614過表達(dá)可作為一個獨(dú)立預(yù)后因子并基于網(wǎng)絡(luò)功能預(yù)測與細(xì)胞遷移的相關(guān)性??偟膩碚f,作者提出了一個基于lncRNA的GC亞型分類模型,可以預(yù)測患者生存情況。
Classifying gastric cancer using FLORA reveals clinically relevant molecular subtypes and highlights LINC01614 as a biomarker for patient prognosis
使用FLORA對胃癌患者進(jìn)行分類揭示臨床相關(guān)分子亞型并強(qiáng)調(diào)LINC01614可以作為患者的預(yù)后標(biāo)志物
結(jié)果:
1.使用FLORA流程鑒定GC中致癌的lncRNA
作者使用FLORA流程鑒定lncRNA,通過構(gòu)建共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)和GO富集分析鑒定lncRNA的功能。在TCGA-GC數(shù)據(jù)集中共鑒定到28507個lncRNA,包括10356個新的lncRNA。根據(jù)FPKM>0.1篩選到4700個lncRNA,包括1547個新的lncRNA和3153個已有l(wèi)ncRNA。腫瘤中l(wèi)ncRNA的表達(dá)水平較高,與正常組織相比,GC樣本中有1235個上調(diào)lncRNA和689個下調(diào)lncRNA。
2.基于lncRNA的GC亞型的臨床相關(guān)性
基于1235個GC特異性的lncRNA將375個TCGA-GC樣本分為3個簇,分別為L1,L2和L3(圖1A)。有359個lncRNA特異性富集于亞型L3中,包括DUXAP8,H19和HOXCAS3而腫瘤抑制因子GUARDIN下調(diào)表達(dá)。亞型L3與總生存期最差,而亞型L1的總生存期最好(圖1B)。為了驗(yàn)證lncRNA亞型的臨床相關(guān)性,作者對GC患者的表達(dá)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。亞型L3的總生存期最差(圖1C)。多因素Cox回歸分析表明亞型L3,腫瘤分期和年齡可以預(yù)測GC患者的預(yù)后(圖2A)。聯(lián)合腫瘤分期和lncRNA亞型的預(yù)測效果更好。在Ⅰ/Ⅱ分期中亞型L3的總生存期較差。亞型L3可以作為獨(dú)立預(yù)后因子,表明基于lncRNA的亞型預(yù)測總生存期的有效性。
2.基于lncRNA亞型與組織學(xué)的相關(guān)性
作者基于組織學(xué)亞型對胃癌進(jìn)行分類,彌漫型GC富集于亞型L2中,而腸型GC富集于亞型L1和L3中(圖2B),腸型-L3亞型的預(yù)后較差(圖2C和2D)。
3.GC亞型的基因組和表觀組學(xué)特征
作者對TCGA和ACRG數(shù)據(jù)集的基因組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,亞型L3中TP53突變最顯著(圖3A),而亞型L1中ARID1A,PIK3CA,KMT2B,KRAS和FBXW7的突變頻率較高,亞型2中CDH1的突變頻率較高。此外,亞型L1的TMB較高,亞型L3的染色體不穩(wěn)定性較高,CNV頻率較高(圖3B和3C)。亞型L3中CIN腫瘤比例較高,亞型L2中EBV和GS腫瘤比例較高,亞型L1中MSI腫瘤比例較高(圖3D)。根據(jù)CpG島甲基化表型(CIMP)水平將GC患者分為EBV-CIMP,CIMP-h和CIMP-l亞型。亞型L3中非CIMP富集程度最高(圖3E)。
4.亞型L3中TP53突變和DNA甲基化驅(qū)動致癌lncRNA表達(dá)和侵襲性表型
在亞型L3中富集的lncRNA中有137個低甲基化,包括H19,HOXC13-AS,NOVA-AS1和DUXAP8。H19,TEN1,TEN3和TDG的甲基化水平與表達(dá)水平負(fù)相關(guān)。此外,在發(fā)生TP53突變的GC樣本中H19的甲基化水平和表達(dá)水平變化顯著。使用FLORA的功能預(yù)測功能,作者發(fā)現(xiàn)H19的共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)與ECM組織和細(xì)胞遷移相關(guān)。此外,還構(gòu)建了HOXA和HOXD基因的HOTAIR共表達(dá)網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建了HOXA13,HOXA11和HOXA10基因的HOTTIP共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果表明,H19高表達(dá)的亞型L3患者的疾病侵襲性更強(qiáng),總生存期較差。
5.鑒定GC中致癌lncRNAs
與正常組織相比,GC樣本中有1235個lncRNA顯著上調(diào)表達(dá)(圖4A),其中有一些lncRNA與生存結(jié)果較差相關(guān),包括H19和LINC01614(圖4B)。根據(jù)腫瘤中l(wèi)ncRNA的表達(dá)水平,與患者生存期的相關(guān)性,與GC風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的SNP篩選到50個候選基因。其中TCGA,ACRG和Singapore數(shù)據(jù)集的生存分析表明LINC01614是最重要的候選標(biāo)志物(圖4C-4E)。大多數(shù)與預(yù)后有關(guān)的lncRNA在亞型L3中過表達(dá),特征為總生存期較差,TP53突變頻率較高,染色質(zhì)不穩(wěn)定性和全基因組甲基化水平較低。LINC01614在亞型L1和亞型MSI中顯著高表達(dá)。
由于亞型L1與總生存期較好有關(guān),作者根據(jù)LIN01614表達(dá)水平對亞型L1進(jìn)行分層。結(jié)果表明,在亞型L1中LIN01614高表達(dá)的患者與總生存期較差有關(guān)(圖5A和5B)。在亞型L1中,LINC01614高表達(dá)的患者總生存期較差,MSI富集,彌漫型組織學(xué)頻率較高和發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移的可能性增加(圖5C-5E)。在TCGA和ACRG數(shù)據(jù)集中亞型L1中,LINC01614是一個獨(dú)立預(yù)后因子(圖5F和5G)。
6.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證LINC01614促進(jìn)GC發(fā)展
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明LINC01614在細(xì)胞株MKN28,MKN1,GES1和MGC803中異位表達(dá),會導(dǎo)致細(xì)胞增殖,集落形成和遷移速度增加(圖6A-6D)。此外,作者對MKN28,MKN1和GES1細(xì)胞株敲除LINC01614,敲除LINC01614后的細(xì)胞株中細(xì)胞增殖減弱,集落形成減弱遷移速度減少(圖6E-6H),該結(jié)果強(qiáng)調(diào)了LINC01614在促進(jìn)GC細(xì)胞生長和遷移中的致癌作用。
結(jié)論:
總的來說,作者基于FLORA流程鑒定TCGA數(shù)據(jù)集的lncRNA并進(jìn)行分析,并提出基于lncRNA的胃癌的分型模型。該模型可以準(zhǔn)確穩(wěn)健的分離高風(fēng)險(xiǎn)組。作者對胃癌特異性lncRNA的表達(dá)水平和臨床相關(guān)性,并鑒定預(yù)后lncRNA,其中LINC01614可以作為潛在的生物標(biāo)志物。最后,作者對LINC01614進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
參考文獻(xiàn):
Chen, Y., Cheng, W.Y., Shi, H. et al. Classifying gastric cancer using FLORA reveals clinically relevant molecular subtypes and highlights LINC01614 as a biomarker for patient prognosis. Oncogene 40, 2898–2909 (2021). https://doi.org/10.1038/s41388-021-01743-3