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臨床福音|胰腺癌臨床相關(guān)分子指紋圖譜
嗨，好久不見~往期小編向大家分享的一般都是基礎(chǔ)方面的生信文章，但是今天，小編想改變一下風(fēng)格，不知道你們是否會(huì)喜歡呢？今天向大家分享的是今年7月份剛剛發(fā)表在Molecular Therapy：Nucleic Acids雜志(IF：8.886)上的文章，分析步驟很簡單，但是臨床意義可是一點(diǎn)都不簡單喲~一起欣賞一下吧，說不定對(duì)你的課題又有新幫助呢[得意臉]。
數(shù)據(jù)來源
1.從Depmap：https://depmap.org/portal/獲取36個(gè)胰腺癌細(xì)胞系(PCCLs)的多組學(xué)數(shù)據(jù)，包括基因突變、mRNA表達(dá)、miRNA表達(dá)和蛋白水平。
2. 從TCGA數(shù)據(jù)庫(GDC，https://portal.gdc.cancer.gov/)下載基因表達(dá)和臨床數(shù)據(jù)。
3.從公共數(shù)據(jù)庫①②③④中手工整理癌癥驅(qū)動(dòng)基因，共篩選出30個(gè)胰腺癌驅(qū)動(dòng)基因，分別在36種PCCLs和769例原發(fā)性胰腺癌樣本中計(jì)算這些癌驅(qū)動(dòng)基因的突變頻率。
①COSMIC：https://cancer.sanger.ac.uk/cosmic
②IntOGen: https://www.intogen.org/search
③DriverDB: http://driverdb.tms.cmu.edu.tw/
④cBioPortal: http://cbioportal.org/
4.從癌癥治療反應(yīng)數(shù)據(jù)庫CTRP(http://portals.broadinstitute.org/ctrp/)和抗癌藥物敏感性數(shù)據(jù)庫GDSC:(https://www.cancerrxgene.org/)分析36種PCCLs不同亞群間的藥物反應(yīng)差異
結(jié)果展示
Part 1.胰腺癌細(xì)胞系與原發(fā)腫瘤共享基因組突變
為了系統(tǒng)地檢查胰腺癌細(xì)胞系是否保留發(fā)生在原發(fā)性胰腺腫瘤中的主要基因組突變，作者首先比較了36例PCCLs和769例原發(fā)性胰腺腫瘤的癌驅(qū)動(dòng)基因突變頻率(圖1A)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，胰腺癌細(xì)胞系中53.3%的癌驅(qū)動(dòng)基因與原發(fā)性胰腺腫瘤之間的突變頻率無差異，如KRAS、SMAD4和CDKN2A。然而，在PCCLs中，TP53、ARID1A和EP300等腫瘤驅(qū)動(dòng)基因存在顯著差異。此外，這些癌癥驅(qū)動(dòng)基因中的大多數(shù)都存在錯(cuò)義突變(圖1B)。
許多致癌基因表現(xiàn)出共現(xiàn)性(不同途徑功能的基因突變可能發(fā)生在同一癌癥中)或互斥性(一組基因中只有一個(gè)在一種腫瘤中發(fā)生改變)的突變模式。接下來，作者檢查了所有可能存在這種突變模式的基因?qū)?，結(jié)果在TCGA胰腺癌患者隊(duì)列中鑒定出87對(duì)共現(xiàn)基因和6對(duì)互斥基因(圖1C)。然而，PCCLs中這種突變模式卻少得多，共現(xiàn)基因有20對(duì)，互斥基因有4對(duì)(圖1D)。作者猜測這可能是由于胰腺癌細(xì)胞系數(shù)量相對(duì)較少，只覆蓋了部分胰腺癌亞型。作者認(rèn)為PCCLs重現(xiàn)了原發(fā)性胰腺癌樣本中的主要基因組失調(diào)。這種共現(xiàn)性和互斥性分析為胰腺癌患者的治療策略提供了思路。
Part 2.通過轉(zhuǎn)錄組mRNA將PCCLs分為兩個(gè)亞群
來自不同癌癥亞型的樣本往往具有不同的分子特征，作者首先探索PCCLs中mRNA的轉(zhuǎn)錄組模式。采用無監(jiān)督共識(shí)聚類算法對(duì)36個(gè)PCCLs進(jìn)行聚類分析，結(jié)果PCCLs分為2個(gè)亞群，即C1亞群和C2亞群(圖2A)。
為了進(jìn)一步研究這兩個(gè)亞群之間的生物學(xué)差異，對(duì)這兩個(gè)亞群之間的差異表達(dá)基因進(jìn)行了功能富集分析(圖2B)。其中，C1亞群主要與“分化”相關(guān)，說明C1細(xì)胞系分化程度較高，具有上皮性特征，具有高表達(dá)分化相關(guān)標(biāo)記基因FAM65B、RBM24等特點(diǎn)(圖2C)。而C2亞群表現(xiàn)出其他分子特征，如“免疫”、“轉(zhuǎn)移/血管生成”、“轉(zhuǎn)移/表皮”和“增殖”，具有高表達(dá)的免疫相關(guān)基因IL23A和IL1RL2、血管生成相關(guān)基因ENPEP和EPHA1、表皮相關(guān)基因SPRR3和SPRR2D和增殖相關(guān)基因NTF4和KRT6A等(圖2D)。綜上，PCCLs可分為2個(gè)亞群，各亞群生物學(xué)差異顯著。
Part 3. miRNA表達(dá)與PCCLs轉(zhuǎn)錄組亞群高度相關(guān)
為了進(jìn)一步檢測PCCLs轉(zhuǎn)錄組亞群，作者分析了36個(gè)PCCLs中734個(gè)miRNA的表達(dá)譜。選取表達(dá)水平方差最大的前200個(gè)miRNA進(jìn)行無監(jiān)督共識(shí)聚類，結(jié)果36個(gè)PCCLs被分為2個(gè)亞群(圖3A)，并且基于miRNA表達(dá)的分類亞群與mRNA轉(zhuǎn)錄組亞群高度一致(圖3B)。
進(jìn)一步比較兩個(gè)轉(zhuǎn)錄組亞群之間的miRNA表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)C1亞群中有2個(gè)上調(diào)的miRNA，而C2亞群中有12個(gè)下調(diào)的miRNA(圖3C)。令人驚訝的是，一種EBV相關(guān)的miRNA，ebv-miR-BART15，在C2亞群中比在C1亞群中顯示出更高的豐度。這些結(jié)果表明，PCCLs中miRNA和mRNA的表達(dá)模式密切相關(guān)。
Part 4. 蛋白圖譜重現(xiàn)PCCLs轉(zhuǎn)錄組亞群
進(jìn)一步分析36個(gè)PCCLs中214個(gè)蛋白的表達(dá)譜，結(jié)果PCCLs被分為2個(gè)亞群，其中只有3個(gè)細(xì)胞系與轉(zhuǎn)錄組分類存在差異(圖4A)。差異分析發(fā)現(xiàn)，PCCLs的C1和C2亞群中有16個(gè)蛋白表現(xiàn)出顯著差異(C2亞群中9個(gè)上調(diào)，7個(gè)下調(diào))(圖4B)。 例如，208 Rab25、P-Cadherin_Caution和- catenin在C2亞群中明顯高于C1亞群，Rictor_pT1135、Tuberin和TSC1_Caution在C2亞群中表達(dá)下調(diào)(圖4C)。
此外，通過相關(guān)性分析研究這些差異蛋白在PCCLs中的協(xié)同調(diào)控作用，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)差異蛋白在36個(gè)pccl中表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)或負(fù)相關(guān)(圖4D)?；诘鞍踪|(zhì)對(duì)之間的協(xié)同調(diào)節(jié)關(guān)系，進(jìn)一步構(gòu)建了蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)(圖4E)。 該分析顯示不同亞群的胰腺癌分子特征不同，這可能有助于臨床對(duì)胰腺癌患者的分類管理和精準(zhǔn)治療。
Part 5.PCCL亞群具有臨床意義
為了進(jìn)一步探索PCCLs亞群的臨床意義，作者將TCGA PAAD隊(duì)列提取的胰腺癌樣本繪制到相應(yīng)的亞群。 根據(jù)PAAD腫瘤標(biāo)本與PCCLs的表達(dá)相關(guān)性，將其分為三個(gè)亞群(圖5A)。 其中12例腫瘤樣本與C1亞群PCCLs表達(dá)譜最相似，90例與C2亞群PCCLs表達(dá)譜高度相關(guān)。 部分腫瘤樣本(N=75)為 C1和C2亞群混合表達(dá)，歸屬C3亞群。 C1亞群腫瘤樣本(如TCGA-2J-AABP)與C1亞群細(xì)胞相關(guān)性最高，而C2亞群腫瘤樣本(如TCGA-FB-A545)與C2細(xì)胞相似性較高(圖5B)。 C3腫瘤樣本(如TCGA-IB-A5SQ)與C1和C2亞群的細(xì)胞株高度相關(guān)。 組織學(xué)上，C2和C3亞群標(biāo)本多為導(dǎo)管腺癌亞型，而C1亞群標(biāo)本多為其他腺癌亞型。
作者估計(jì)了每個(gè)腫瘤標(biāo)本中浸潤免疫細(xì)胞的豐度，以研究不同亞群之間的免疫浸潤。 不同亞群的免疫細(xì)胞浸潤豐度存在很大差異。 特別是C1亞群腫瘤樣本中CD4 na?ve細(xì)胞浸潤明顯高于C2和C3亞群(圖5C)。 此外，C2亞群腫瘤標(biāo)本中單核細(xì)胞浸潤程度高于C1和C3亞群。 Kaplan-Meier分析顯示，不同亞群生存時(shí)間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(圖5D)。 這一結(jié)果與C1亞群比C2亞群表現(xiàn)出的分化特征相一致(圖2D)。 這些結(jié)果表明，亞群分類具有顯著的臨床意義，可以促進(jìn)胰腺癌患者更有效的臨床管理。
Part 6.綜合分析確定了PCCLs中藥物敏感性相關(guān)的分子特征
為了最大化多組學(xué)數(shù)據(jù)在PCCLs中的臨床應(yīng)用，作者進(jìn)一步整合藥物敏感性數(shù)據(jù)，探索分子特征在胰腺癌精準(zhǔn)治療中的應(yīng)用。通過比較兩個(gè)亞群的細(xì)胞系對(duì)497種抗腫瘤藥物的敏感性，確定了13種藥物在不同的PCCLs亞群中具有不同的敏感性(圖6A)。C2亞群中有2種藥物敏感性較高，而C1 亞群對(duì)11種藥物敏感性較高。
此外，作者還探索了基因組突變與藥物敏感性之間的關(guān)系，藥物敏感性通常用于區(qū)分對(duì)抗腫瘤藥物敏感性不同的細(xì)胞。在所有61789對(duì)基因-藥物比較對(duì)中，有3028對(duì)發(fā)現(xiàn)顯著相關(guān)。特別是CDKN2A突變的胰腺癌細(xì)胞對(duì)阿霉素、長春新堿、伊馬替尼、阿西替尼、舒尼替尼、樂伐替尼、博舒替尼等藥物更加敏感(圖6C)。與野生型TP53相比，TP53突變的PCCLs對(duì)西羅莫司、地塞米松和萬德替尼更敏感(圖6D)。此外，伐地考昔和奧沙利鉑在SMAD4突變的PCCLs中高度敏感(圖6E)。可見，作者的分析確定了與藥物敏感性相關(guān)的分子特征，為胰腺癌的精確治療提供了潛在的策略。
好了，這篇文章就分享到這里了，不得不說，小編在這篇文章里也學(xué)到了不少新知識(shí)呢，已經(jīng)摩肩擦掌躍躍欲試了呢，感興趣的小伙伴趕快深入了解一下吧！
