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導(dǎo)讀
單基因的生信研究方法就是對(duì)某個(gè)具體的基因進(jìn)行全景的、多組學(xué)層面的分析，可操作性極強(qiáng)。下文的作者利用TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)探索CD147在泛癌的表達(dá)水平和突變情況，采用KM分析CD147的預(yù)后價(jià)值。通過(guò)基因集變異分析（GSVA）和單細(xì)胞測(cè)序分析探討了CD147在腫瘤細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞上的表達(dá)。應(yīng)用組織芯片多重免疫熒光染色技術(shù)檢測(cè)CD147與巨噬細(xì)胞標(biāo)志物CD68、CD163在泛癌組織中的共表達(dá)。最后，對(duì)基于CD147表達(dá)的免疫治療反應(yīng)和敏感小分子藥物進(jìn)行了預(yù)測(cè)。
背景知識(shí)
CD147是一種重要的細(xì)胞表面糖蛋白，表達(dá)于多種細(xì)胞，如腫瘤細(xì)胞、上皮細(xì)胞、腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞、T細(xì)胞、外周血單核細(xì)胞等。CD147是一種基質(zhì)金屬蛋白酶調(diào)節(jié)劑（MMPs），后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)CD147在癌癥治療中起著至關(guān)重要的作用。越來(lái)越多的研究表明，CD147通過(guò)重編程糖酵解代謝、誘導(dǎo)基質(zhì)降解、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移等多種機(jī)制促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。然而，CD147參與泛癌免疫和進(jìn)展的具體機(jī)制仍不清楚。此外，TME中CD147水平與免疫浸潤(rùn)的關(guān)系還沒(méi)有得到充分的研究。
本文腫瘤縮寫：腎上腺皮質(zhì)癌(ACC)、膀胱癌(BLCA)、乳腺癌(BRCA)、宮頸癌(CESC)、膽管細(xì)胞癌(CHOL)、結(jié)直腸癌(COAD)、食道癌(ESCA)、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)、頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(HNSC)、腎嫌色細(xì)胞癌(KICH)、腎透明細(xì)胞癌(KIRC)、腎乳頭狀細(xì)胞癌(KRIP)、低級(jí)別膠質(zhì)瘤(LGG)、肝細(xì)胞癌(LIHC)、肺腺癌(LUAD)、肺鱗狀細(xì)胞癌(LUSC)、間皮瘤(MESO)、卵巢漿液性囊腺癌(OV)、胰腺癌(PAAD)、肝細(xì)胞癌(LIHC)、肺腺癌(LUAD)、間皮瘤(MESO)、卵巢漿液性囊腺癌(OV)、胰腺癌(PAAD)。嗜鉻細(xì)胞瘤和副神經(jīng)節(jié)瘤(PCPG)、前列腺癌(PRAD)、直腸癌(READ)、肉瘤(SARC)、皮膚黑色素瘤(SKCM)、胃腺癌(STAD)、睪丸癌(TGCT)、甲狀腺癌(THCA)、胸腺瘤(THYM)、子宮內(nèi)膜癌(UCEC)、子宮癌肉瘤(UCS)和眼部黑色素瘤(UVM)。
結(jié)果解讀
本文選取TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)中的泛癌樣本進(jìn)行后續(xù)分析。作者研究設(shè)計(jì)的流程圖如圖1所示。
為了全面闡述CD147在正常組織和癌組織中的表達(dá)。首先，基于GTEx數(shù)據(jù)集，作者觀察了CD147在31個(gè)正常組織中的表達(dá)水平(圖2A)。CD147富集率最高的三個(gè)組織是睪丸、心臟和結(jié)腸。來(lái)自CCLE數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)表明，CD147在這38個(gè)腫瘤細(xì)胞系(圖2B)中高表達(dá)，特別是在膠質(zhì)瘤、髓母細(xì)胞瘤、黑色素瘤、子宮內(nèi)膜和甲狀腺中。來(lái)自HPA數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)表明，CD147 RNA富集率最高的五個(gè)細(xì)胞系是U-87、U-2197、NTERA-2、HaCaT和MCF7(圖2C)。另外，作者還發(fā)現(xiàn)，CD147在幾乎所有癌癥中顯著高于正常對(duì)照（除KIRC、LAML、READ、UCS、SARC以及 PCPG (圖2D)。
接下來(lái)，作者通過(guò)KM分析研究CD147在泛癌中的預(yù)后價(jià)值。CD147在預(yù)測(cè)腫瘤類型中的OS(圖3A)和DSS(疾病特異性存活率，圖3B)方面具有顯著的價(jià)值。在BRCA、CHOL、COAD、HNSC、LGG、LIHC、LUAD、SARC和SKCM中，CD147升高與OS縮短有關(guān)(圖3C)。而在ACC、KICH、KIRC、KIRP、UCEC中，CD147的增加與更長(zhǎng)的OS相關(guān)(圖3C)。此外，CD147的過(guò)表達(dá)與BRCA、HNSC、LGG、LIHC、LUAD、READ、SARC、SKCM和THCA的DSS降低有關(guān)，而與ACC、DLBC、KIRC、KIRP、UCEC的DSS延長(zhǎng)有關(guān)。
為了闡明CD147在泛癌TME中與免疫細(xì)胞的關(guān)系，作者應(yīng)用了TIMER (圖4A)、EPIC(圖4B)、QuanTIseq(圖4C)、MCP-Counter(圖4D) 等免疫細(xì)胞定量算法。作者發(fā)現(xiàn)，在BRCA、KIRC、KRIP、PRAD和SKCM中，CD147升高與CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、B細(xì)胞和巨噬細(xì)胞呈顯著正相關(guān)(圖4A、B、D)。 在BLCA、BRCA、COAD、GBM、KIRC、PRAD、LIHC、PRAD、LUAD、STAD和SKCM中的巨噬細(xì)胞與M1或M2巨噬細(xì)胞顯著相關(guān)(圖4C)。
此外，作者還發(fā)現(xiàn)CD147與COAD、DLBC、ESCA、HNSC、KIRC、KIRP、LIHC、LUSC、SKCM、和 STAD呈正相關(guān)，而與TGCT的微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(MSI)呈負(fù)相關(guān)(圖5A)。CD147與COAD、ESCA、GBM、KIRP、LGG、PAAD、STAD、胸腺瘤(THYM)和UCEC的腫瘤突變負(fù)荷(TMB)呈正相關(guān)(P<0.05)，而與LAML的TMB負(fù)相關(guān)(圖5B)。然后作者探討了CD147的表達(dá)與經(jīng)典免疫檢查點(diǎn)的關(guān)系，如SIGLEC15、TIGIT、CD274、HAVCR2、PDCD1、CTLA4、LAG3和PDCD1LG2(圖5C)，這表明這些免疫檢查點(diǎn)中的大多數(shù)與CD147的表達(dá)水平密切相關(guān)，特別是在BLCA、GBM、KIRC、PAAD、PRAD、LUSC、SKCM和THCA。綜上所述，CD147在泛癌的免疫侵襲中起重要作用，可能成為腫瘤治療的新的免疫治療靶點(diǎn)。
根據(jù)GSVA計(jì)算的GO項(xiàng)，CD147與各種癌癥中的免疫相關(guān)途徑呈負(fù)相關(guān)，特別是在BRCA、GBM、KIRC、KRIP、PRAD、SKCM和THCA中(圖6A)。有趣的是，這些通路大多與成纖維細(xì)胞、T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞激活和增殖有關(guān)。同時(shí)，作者發(fā)現(xiàn)前三個(gè)負(fù)富集途徑是阿爾茨海默病、亨廷頓病、帕金森病、谷胱甘肽代謝和丙酮酸代謝（圖6B），而前四個(gè)正富集途徑是基于KEGG的 ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白項(xiàng)（圖6C）。根據(jù)HALLMARK術(shù)語(yǔ)，糖酵解、MYC靶點(diǎn)和氧化磷酸化是前三個(gè)負(fù)富集途徑（圖6D），而前四個(gè)正富集途徑是KRAS信號(hào)傳導(dǎo)、精子發(fā)生、膽汁酸代謝和同種異體移植排斥（圖6E）。
然后，作者研究了CD147在幾種癌癥類型的腫瘤和基質(zhì)細(xì)胞上的表達(dá)，包括GBM(圖7A)，hNSC(圖7B)，KIRC(圖7C)，LUAD(圖7D)，PRAD(圖7E)，CHOL(圖7F)等。
此外，作者還使用多重免疫熒光染色驗(yàn)證了CD147與巨噬細(xì)胞(CD68)和M2巨噬細(xì)胞(CD163)在這些癌細(xì)胞中的共表達(dá)，其中CD68標(biāo)記為紅色，CD163標(biāo)記為綠色，CD147標(biāo)記為紫色，DAPI標(biāo)記為藍(lán)色。結(jié)果表明，CD147在WHO III級(jí)膠質(zhì)瘤中的表達(dá)高于WHO II級(jí)膠質(zhì)瘤(圖8A)。GBM組織多重免疫熒光染色數(shù)據(jù)顯示CD147在M2巨噬細(xì)胞高表達(dá)(圖8B)。作者在UTUC癌組織和正常組織中發(fā)現(xiàn)了大量CD163陽(yáng)性細(xì)胞(圖8C)。此外，作者還發(fā)現(xiàn)CD147在BLCA(圖8D)、LSCC(圖8E)、THCA(圖8F)、CESC(圖8G、H)、PSCC (圖8I)和TGCT(圖8K)中的表達(dá)高于正常組織。Gleason評(píng)分較高的PRAD樣本的CD147水平低于Gleason評(píng)分較低的樣本(圖8L)。有趣的是，CD147主要表達(dá)在BLCA、LSCC、CESC、PSCC、TGCT和PRAD的CD163+M2巨噬細(xì)胞上。此外，CD147在UTUC、THCA、BLCA、CESC、OPV和OV的CD68+巨噬細(xì)胞上也有表達(dá)(圖8J)。
最后，為了充分發(fā)掘CD147作為泛癌新免疫靶點(diǎn)的潛在價(jià)值，作者基于CD147的表達(dá)預(yù)測(cè)了免疫治療的反應(yīng)和敏感藥物(圖9) 值得注意的是，CD147可以顯著預(yù)測(cè)4個(gè)小鼠免疫治療隊(duì)列中的免疫治療反應(yīng)，其中應(yīng)答者的CD147水平更有可能升高(圖9A)。作者還根據(jù)CD147對(duì)人類免疫治療隊(duì)列免疫治療反應(yīng)的預(yù)測(cè)能力，通過(guò)將其與標(biāo)準(zhǔn)化生物標(biāo)記物進(jìn)行比較，計(jì)算了CD147的生物標(biāo)記物相關(guān)性。作者發(fā)現(xiàn)在25個(gè)免疫治療隊(duì)列中有12個(gè)隊(duì)列的CD147的AUC超過(guò)0.5 (圖9B)。根據(jù)GDSC數(shù)據(jù)集，CD147水平與藥物敏感性之間的相關(guān)性表明，甲氨蝶呤、TPCA-1(IKK-2抑制劑)和PAC-1(第一酶原激活化合物)與CD147表達(dá)正相關(guān) (圖9C)。相反，博萊霉素、17-AAG（一種Hsp90抑制劑）和多西他賽與CD147表達(dá)負(fù)相關(guān) (圖9C)。根據(jù)CTRP數(shù)據(jù)集，CD147水平與藥物敏感性之間的相關(guān)性表明，LRRK2-IN-1(LRRK2的選擇性的抑制劑)、PRIMA-1(突變型P53激活因子)和Tacedinaline (HDAC的抑制劑)與CD147表達(dá)正相關(guān) (圖9D)。這些結(jié)果證明了CD147在泛癌中的免疫治療價(jià)值。更重要的是，作者還預(yù)測(cè)了用于治療的靶向和小分子藥物，為以CD147為靶點(diǎn)的泛癌免疫治療提供方向。
全文總結(jié)
本文是一篇結(jié)合了bulk和單細(xì)胞測(cè)序的單基因泛癌文章，然后，作者利用多重免疫熒光染色技術(shù)檢測(cè)CD147在泛癌組織中的共表達(dá)。最后，對(duì)基于CD147表達(dá)的免疫治療反應(yīng)和敏感小分子藥物進(jìn)行了預(yù)測(cè)?？傊?，這篇文章證明在多種癌癥類型中，CD147與臨床結(jié)局和免疫浸潤(rùn)密切相關(guān)。抑制CD147依賴的信號(hào)通路可能是腫瘤免疫治療的一種有效的有前途的治療策略。
參考文獻(xiàn)：
1. Zhang J, Wang Z, Zhang X, et al. Large-Scale Single-Cell and Bulk Sequencing Analyses Reveal the Prognostic Value and Immune Aspects of CD147 in Pan-Cancer. Front Immunol 2022;13:810471.doi:10.3389/fimmu.2022.810471 .
