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今天給大家?guī)?lái)一篇?jiǎng)倓偘l(fā)表在Journal of Translational Medicine雜志（IF：8.440）的文章，作者使用公共數(shù)據(jù)，根據(jù)14種癌癥功能狀態(tài)，將胃癌分成3個(gè)亞型，并在代謝水平，CNV，TMB，免疫細(xì)胞浸潤(rùn)，細(xì)胞毒性，對(duì)免疫治療反應(yīng)等方面做了比較。
胃癌(GC)是全球第六大常見(jiàn)癌癥，主要流行地區(qū)為東亞。臨床最常用的分類(lèi)方法有Lauren分類(lèi)法、組織學(xué)分類(lèi)法和美國(guó)癌癥聯(lián)合委員會(huì)(AJCC)分期法。也有不少研究者根據(jù)GC樣本的基因表達(dá)特征對(duì)GC患者進(jìn)行分類(lèi)，比較常用的是TCGA分子亞型和ACRG分子亞型。近年來(lái)，免疫治療受到廣泛關(guān)注，多種免疫檢查點(diǎn)抑制劑(ICIs)已被應(yīng)用于多種惡性腫瘤的治療。但只有一小部分使用ICIs治療的GC患者對(duì)免疫治療有良好的反應(yīng)。因此，確定哪些患者對(duì)免疫治療有反應(yīng)是至關(guān)重要的。
基于GSVA方法計(jì)算的14個(gè)癌癥功能狀態(tài)評(píng)分，使用一致性聚類(lèi)將TCGA-STAD數(shù)據(jù)集劃分為3個(gè)亞型(圖1A)。C1和C2可以顯著分離，C3分布在兩個(gè)亞型之間，C3似乎是一個(gè)過(guò)渡特征的類(lèi)別(圖1G)。KM分析顯示C1組生存預(yù)后較差，C2組生存最好。C3無(wú)明顯生存差異，但C3的總體生存時(shí)間在C1和C2之間(圖1B)。C1細(xì)胞周期、DNA損傷和DNA修復(fù)表達(dá)較低，其余11種癌癥功能狀態(tài)表達(dá)較低。C2和C1正好相反。C3在所有癌癥功能狀態(tài)中均具有較高水平(圖1A)。在獨(dú)立數(shù)據(jù)集中也觀(guān)察到類(lèi)似的結(jié)果(圖1C，F(xiàn)，H，I)。
C3中高表達(dá)代謝相關(guān)的KEGG信號(hào)通路，說(shuō)明C3細(xì)胞處于高代謝狀態(tài)。4種能量代謝途徑的活性分別為:C1 < C2 < C3(圖2A)。C3的免疫活性最高，C2次之，C1最低(圖2B)。此外，10種癌癥相關(guān)信號(hào)通路均在C3中高表達(dá)(圖2C)。ESTIMATE計(jì)算免疫和間質(zhì)評(píng)分，C1和C2分別具有最高和最低的免疫評(píng)分、基質(zhì)評(píng)分和ESTIMATE評(píng)分(圖2D)。此外，CIBERSORT算法估計(jì)了免疫細(xì)胞的比例。C1的特征是高B細(xì)胞原生、B細(xì)胞記憶、漿細(xì)胞、CD4記憶T細(xì)胞、Tregs細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞和肥大細(xì)胞；C3的特征是CD4記憶活化T細(xì)胞、濾泡輔助T細(xì)胞、NK細(xì)胞活化/靜息、巨噬細(xì)胞M0、巨噬細(xì)胞M1、巨噬細(xì)胞M2和中性粒細(xì)胞顯著豐富；C2的特征是所有免疫細(xì)胞浸潤(rùn)程度低(圖2F)。分析了三個(gè)亞組之間IFN-γ和TNF信號(hào)通路的差異。C3在兩項(xiàng)評(píng)分中都是最高的，這表明C3具有最強(qiáng)的免疫細(xì)胞溶解活性(圖2E)。
為了探索三個(gè)亞型之間的基因組差異，TCGA-STAD的CNV譜。C3與C1和C2相比，arm-和focal-level的CNVs較低(圖3A-C)。C1和C2的染色體不穩(wěn)定(CIN)患者比例高于C3，表明C3具有更好的基因組穩(wěn)定性(圖3D)。接著分析了三個(gè)亞型之間基因突變的差異。三個(gè)亞型中突變頻率最高的20個(gè)基因中13個(gè)在所有GC樣本中突變頻率最高(圖3F，G)。三個(gè)亞型間突變頻率：C1 < C2 < C3。微衛(wèi)星不穩(wěn)定(MSI)患者在三種亞型中的分布與突變頻率一致(圖3D)。三組間腫瘤突變負(fù)荷(TMB)差異也是同樣的結(jié)果(圖3E)。這些結(jié)果表明基因突變可能與GC亞型表型相關(guān)。
LassoCox算法確定最穩(wěn)健的癌癥功能狀態(tài)通路用于預(yù)后預(yù)測(cè)(圖4A)。最后，建立與癌癥功能狀態(tài)通路相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)模型。KM分析顯示TCGA-STAD患者風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分越高總生存期越差（圖4B）。在另外兩個(gè)隊(duì)列中驗(yàn)證了模型的穩(wěn)定性（圖4C,D)。
接下來(lái)，作者探討了GC亞型中不同細(xì)胞類(lèi)型之間的差異。作者認(rèn)為，每個(gè)單細(xì)胞樣本中所有細(xì)胞的平均基因表達(dá)量于bulk測(cè)序的結(jié)果相接近。用訓(xùn)練好的模型預(yù)測(cè)單細(xì)胞隊(duì)列樣本的GC亞型，最終得到13例C1患者，11例C2患者，2例C3患者。腫瘤功能狀態(tài)的分布特征也與TCGA-STAD隊(duì)列的分布特征一致(圖5A)，這也證明了分類(lèi)器的魯棒性?？偣搏@得了27個(gè)細(xì)胞簇，確定了5種主要的細(xì)胞類(lèi)型(圖5B，C)?；|(zhì)細(xì)胞的癌癥功能狀態(tài)評(píng)分較高(圖5D)。
基質(zhì)細(xì)胞可以重新聚類(lèi)并注釋為物種細(xì)胞，其中myCAF是C1亞型的一種特異性細(xì)胞類(lèi)型，myCAF可能參與了C1亞型相關(guān)特征的形成(圖5E，F(xiàn))。KEGG富集表明myCAF處于相對(duì)活躍狀態(tài)，這可能與其促瘤作用有關(guān)，且與C1預(yù)后最差一致(圖5G，H)。KM分析也提示myCAF高浸潤(rùn)的GC患者OS較差(圖5K)。
iCAF顯示了C1-C2-C3的發(fā)育模式，iCAF中進(jìn)行了scenic分析。MAFK和TWIST2在C3中高度激活(圖5J，I)。既往研究表明，這兩種轉(zhuǎn)錄因子誘導(dǎo)EMT，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。C3中EMT評(píng)分高。同時(shí)，iCAF浸潤(rùn)越高，OS越差，這可能與iCAF促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的能力有關(guān)(圖5L，M)。在TCGA-STAD隊(duì)列的三個(gè)亞型中，C1的iCAF浸潤(rùn)最高(圖5N)。
由于T細(xì)胞在抗腫瘤免疫中起著重要作用，接下來(lái)作者研究了T細(xì)胞在三個(gè)亞型之間的特征和異質(zhì)性。不同類(lèi)型T細(xì)胞數(shù)量在三種亞型間無(wú)明顯差異(圖6B)。無(wú)論是IFN-γ通路和IFNG基因的表達(dá)還是細(xì)胞毒性評(píng)分都證明C3具有更強(qiáng)的腫瘤殺傷活性(圖6C，D)。
接下來(lái)分析了三種GC亞型是否對(duì)免疫治療有不同的反應(yīng)。在CD8+ T細(xì)胞中，C3具有更高的耗竭評(píng)分和免疫檢查點(diǎn)基因表達(dá)，這證明C3可能對(duì)免疫治療有更好的反應(yīng)(圖6E)。在bulk水平上，C3的TIDE評(píng)分也高于C1和C2(圖6G)。作者還分析了接受免疫治療的尿路上皮癌隊(duì)列中三種亞型之間的差異。首先將IMvigor210隊(duì)列中的患者分為三種亞型(圖6F，H)。C3免疫治療應(yīng)答者的比例明顯高于C1和C2，尤其是完全應(yīng)答者的比例(圖6I，J)。
化療是癌癥治療的重要策略，CGP數(shù)據(jù)庫(kù)用于預(yù)測(cè)化療反應(yīng)。結(jié)果顯示，5-氟尿嘧啶、順鉑、多西他賽、絲裂霉素C和紫杉醇更適合C1患者(圖7)。
到目前為止，關(guān)于GC分類(lèi)的研究很多，但很多都是基于GC的某些類(lèi)型特征。在該研究中，作者使用14種惡性腫瘤特征對(duì)GC樣本進(jìn)行無(wú)監(jiān)督聚類(lèi)分析，將GC分為三個(gè)亞型。并從SNP、CNV、DNA甲基化、蛋白質(zhì)組學(xué)和腫瘤免疫細(xì)胞浸潤(rùn)等方面對(duì)這三個(gè)亞型的特征進(jìn)行了詳細(xì)的探討。還在單細(xì)胞分辨率下對(duì)三種亞型中不同類(lèi)型細(xì)胞之間的差異進(jìn)行了詳盡的研究。
