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自噬與免疫的夢幻聯動，你也能發(fā)7+
哈嘍大家好呀~癌癥免疫是近來大家關注的熱點，而生信人公眾號也推送過不少自噬相關預后signature的研究文章，兩者的夢幻聯動又能擦出怎樣的火花呢？今天小編給大家分享一篇4月22日發(fā)表在Frontiers in Immunology（IF:7.561）的好文，該研究干濕結合，構建了肺腺癌自噬預后signature—— ATscore，并證實了該signature在預測肺腺癌免疫治療療效的潛在應用價值，快來學習吧！
研究背景
肺腺癌（LUAD）是一種惡性程度高的腫瘤，其病人預后較差。越來越多的證據表明，自噬相關基因調控免疫細胞浸潤，并與肺腺癌的預后相關。然而，目前缺乏有效的基于自噬相關的signature用于預測肺腺癌患者的預后和免疫治療療效。
公共數據來源及處理
該研究公共數據集來自TCGA和GEO數據庫。TCGA數據從GDC門戶網站下載，FPKM值被轉換為TPM值以便在不同樣本之間進行比較。作者用R包“affy”的RMA算法對Affymetrix原始數據進行了定量的歸一化和背景校正。同時，使用R包“l(fā)imma”對Agilent的原始數據進行處理。（細節(jié)決定成敗呀同志們，合理利用數據預處理的方法是研究的基礎！）
研究思路
首先，作者使用自噬調控因子進行共識聚類分析，在確定了自噬聚類與免疫狀態(tài)之間的相關性后，作者構建了ATscore。其次，作者在獨立驗證集中驗證了該signature的預后預測價值。最后，作者在單細胞測序數據中證實了ATscore與腫瘤免疫狀態(tài)的相關性并證實了ATscore在PD-1阻斷治療響應中的預測價值。
研究結果
1、自噬調節(jié)因子的共識聚類預測了LUAD患者的預后
基于單因素COX回歸分析，作者確認了p<0.001的38個自噬相關的轉錄調控因子，R包 ConsensusClusterPlus根據這些自噬調控因子的表達模式將LUAD數據分為兩個亞組，這兩個亞組之間的病人預后存在顯著差異。而t-SNE分析顯示，這兩個自噬亞組被很好地分離出來，而自噬相關的調控因子明顯地將腫瘤樣本從正常組織樣本中分離出來。
2、LUAD自噬相關調控因子模式亞組間的轉錄組特征
GSVA富集分析表明meta隊列LUAD樣本中免疫和自噬相關的生物學通路大量富集，兩個自噬亞組間具有不同的免疫浸潤細胞模式和轉錄特征模式。
在這部分結果中，作者先鋪墊并驗證了自噬相關調控因子與LUAD患者的生存相關，引出下文signature的構建
3、LUAD患者自噬相關調控因子signature的構建及其與預后及功能注釋的相關性
在TCGA數據集中，基于單因素COX分析，作者篩選了20個調控因子作為候選基因集并進一步基于隨機生存森林模型并計算特征重要性選出7個關鍵基因。其中，log-rank分析顯示，由CCR2、ITGB1和DRAM1這個三個基因構建的signature的p值最低，可以預測LUAD患者的預后，作者將其命名為 ATscore。
ATscore較高的LUAD患者的總生存率明顯較差。ROC曲線顯示，ATscore可作為LUAD患者3年總生存期的敏感指標，同時，ATscore的AUC大于其他研究報道的模型。此外，單因素和多因素COX回歸分析表明ATscore是LUAD患者的獨立危險因素。
同時，作者在一個來自湘雅醫(yī)院的由70份LUAD腫瘤樣本組成的獨立驗證隊列中驗證了ATscore的預后價值，并對不同ATscore打分的患者進行了轉錄組特征分析，結果顯示ATscore與T細胞選擇、T細胞譜系定型等體液免疫相關通路相關。CNA分析結果顯示，不同ATscore評分的患者有不同的拷貝數變化。體細胞突變分析顯示，與ATscore評分較高的患者TP53、TTN、MUC16、CSMD3和RYR2的突變頻率較高。
在這部分結果中，作者基于公共數據和生信算法構建了LUAD患者自噬相關調控因子signature，并在獨立驗證集中圍繞生存分析、轉錄表達、基因突變以及拷貝數變異進行驗證，豐富了主體科研故事
4、ATscore評分與單細胞特征的相關性
基于單細胞RNA測序數據，ATscore評分較高的腫瘤樣本中髓系祖細胞、巨噬細胞和單核細胞的比例較高，ATscore評分高低兩組之間具有顯著的免疫微環(huán)境多樣性，兩組之間自噬和免疫應答相關的細胞功能和信號通路上存在顯著差異，LUAD腫瘤微環(huán)境中的T細胞可能通過PARs、IFN-II和IL-4通路與ATscore高評分的惡性細胞通信，從而調節(jié)腫瘤細胞的增殖和侵襲能力。
5、ATscore預測LUAD患者免疫治療療效
先前研究表明T細胞炎癥的GEP和CYT正在成為PD-1阻斷治療的預測生物標志物。因此，作者探索了ATscore與這些已知的生物標志物之間的相關性。結果表明，TCGA隊列中ATscore評分較低的患者的GEP和CYT表達評分相對較高。同時，作者還采用TIDE算法來評估ATscore和LUAD腫瘤免疫治療反應的一致性。結果表明，在TCGA隊列中ATscore較高的患者對免疫治療的響應較差，ATscore評分可能與免疫治療響應呈負相關。
6、DRAM1抑制了LUAD細胞的增殖和遷移
在構成ATscore的三種自噬調控因子中，CCR2和ITGB1得到了廣泛的討論，并被認為是LUAD發(fā)展中的重要調控因子。然而，DRAM1的生物學功能仍存在爭議。為了驗證研究中預測的DRAM1在ATscore中的抑癌作用，作者使用siRNA抑制了A549和H1299細胞中DRAM1的表達，結果表明抑制DRAM1可顯著促進LUAD細胞的增殖和DNA復制能力。
在這部分結果中，作者緊跟時事，圍繞單細胞以及免疫治療熱點，并結合濕實驗進一步驗證了signature的可靠性
小編總結
這篇研究中，作者將自噬與免疫巧妙結合，一步步鋪墊中娓娓道來完整的科研故事，其中涉及的生信分析并不復雜，但卻細節(jié)滿滿，其驗證思路也相當豐富，值得學習。學習更多干貨來生信人，發(fā)高分好文，相信你也可以！
Li, X., Dai, Z., Wu, X., Zhang, N., Zhang, H., Wang, Z., Zhang, X., Liang, X., Luo, P., Zhang, J., et al. (2022). The Comprehensive Analysis Identified an Autophagy Signature for the Prognosis and the Immunotherapy Efficiency Prediction in Lung Adenocarcinoma. Front Immunol 13, 749241.
