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6+单基因纯生信,这样进行生信分析,你学会了吗?

单基因思路 管理员 184℃ 0评论

6+单基因纯生信,这样进行生信分析,你学会了吗?插图今天和大家分享的是2020年8月份发表在Genomics杂志上的一篇文章(IF=6.205),“Prognostic significance of ARL9 and its methylation in low-grade glioma”。文章中作者首先探讨LGG组织和正常组织中ARL9 mRNA的差异表达,分析了TCGA-LGG数据集中ARL9表达与DNA甲基化之间的相关性,并验证了ARL9的预后价值。最后,通过基因富集分析探讨了ARL9的生物学过程,为ARL9作为LGG的潜在靶点提供可能。

Prognostic significance of ARL9 and its methylation in low-grade glioma

ARL9及其甲基化在低级别胶质瘤中的预后价值

一、研究背景

低级别胶质瘤(LGG)是发生在大脑中最常见的原发性恶性肿瘤,并且LGG在肿瘤生物学行为方面表现出极大的内在异质性,一些LGG患者的病情进展缓慢,而另一些LGG患者则可能迅速发展为高度恶性胶质母细胞瘤(GBM)。因此,迫切需要找到一种新型的生物标志物来预测LGG患者的预后。ARL9是一种新型的GTP结合蛋白,在真核生物中非常保守且无处不在。作为ARF家族的新成员,ARL9在神经胶质瘤中的临床和预后意义仍然未知,并且其在LGG中的功能作用尚未得到证实。

二、结果解读

1TCGA中ARL9表达和甲基化的临床和预后价值

作者首先利用GEPIA分析了TCGA的518个LGG组织和GTEx项目的207个正常样品的RNA测序数据,发现ARL9 mRNA在LGG组织中低表达,而在正常组织中高表达, ARL9表达与ARL9 DNA甲基化之间存在强烈的负相关。

6+单基因纯生信,这样进行生信分析,你学会了吗?插图1

图1 ARL9在LGG组织和正常组织中的表达和甲基化

Kaplan-Meier图表明所选CpG位点的高甲基化水平不仅与更好的OS相关,而且也有更好的PFS。根据ARL9表达或ARL9甲基化的中值将LGG患者分为低或高亚组,通过卡方检验来研究ARL9表达以及ARL9甲基化与临床症状的关系。结果显示,ARL9的表达与年龄,组织学类型,癌症家族史,分子亚型,放射疗法,生活状况密切相关。同样,ARL9甲基化水平受性别,组织学类型,分子亚型,放疗,生活状况和ARL9表达的影响。

6+单基因纯生信,这样进行生信分析,你学会了吗?插图2

图2 LGG患者中低和高ARL9-DNA CpG位点的Kaplan-Meier曲线

根据WHO等级,IDH1突变和组织学类型进一步进行亚组分析。WHO III级和星形细胞瘤的LGG患者中,低ARL9表达与良好OS的相关。亚组分析显示,在WHO II级,IDH1-wt,IDH1突变和星形细胞瘤的LGG患者中,低ARL9表达与较好的PFS相关。

6+单基因纯生信,这样进行生信分析,你学会了吗?插图3

表1 TCGA中ARL9 mRNA表达、甲基化与临床病理特征关系

2 CGGA中ARL9表达的临床和预后意义

作者通过非参数检验来比较各年龄组,年龄,性别,癌症类型,WHO等级,1p19q编码和IDH1突变的人群中ARL9 mRNA表达的差异。结果表明,ARL9 mRNA表达与WHO分级,1p19q codeletion和IDH1突变等一系列重要的临床参数密切相关。

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图3 CGGA数据库LGG患者ARL9 mRNA表达与临床指标关系

在CGGA数据库中,作者并未发现ARL9 mRNA表达与年龄,性别和癌症类型之间存在关联,但ARL9表达与预后相关,低表达ARL9 的LGG患者有更长的OS。

3 在两个独立的数据库中验证ARL9的预后价值

为验证ARL9的预后意义,作者分析了来自伦勃朗数据集的139名LGG患者的微阵列数据和来自Gravendeel数据集的109例LGG患者的RNA-seq数据。采用Kaplan–Meier分析研究了LGG患者中低ARL9与OS之间的关系,并且在REMBRANDT数据集和Gravendeel数据集,低ARL9有更好的OS。根据WHO等级对Kaplan–Meier曲线进行亚组分析,观察到在两个数据集中,WHO III患者的低ARL9与高OS显着相关。

4 ARL9表达的荟萃分析和预测性能

1367例LGG患者中,ARL9低表达与OS的合并HR为95% CI为0.57(0.49-0.67),在4个数据集中没有观察到明显的异质性。因此,我们可以得出一个较为准确的结论,ARL9的低表达是LGG患者良好OS的有力预测指标,ROC曲线分析用于确定ARL9表达对OS的预测价值,结果表明, ARL9表达可以较好预测1年,3年和5年生存率。

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图4 来自四个数据集的LGG患者中低ARL9表达与较好OS的关系

5 ARL9与免疫细胞和PD-L1的关系

作者使用TIMER数据库研究了ARL9表达与LGG中14个免疫细胞标记的相关性。如图5所示,调整肿瘤纯度后, ARL9与T细胞,CD8+ T细胞,大部分B细胞免疫标记显着相关。此外,ARL9与PD-1和PD-L1呈正相关。

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图5 ARL9表达与LGG中14个免疫细胞标记的相关性

6 神经胶质瘤中与ARL9相关的信号通路

通过GO分析ARL9在神经胶质瘤中的功能。结果表明,ARL9参与细胞外结构组织,细胞外基质组织,骨骼系统发育,神经胶质发生,成骨细胞分化和神经胶质细胞分化等途径。值得注意的是,ARL9与神经胶质发生和神经胶质细胞分化有关,ARL9的异常表达可能导致神经胶质瘤的发生和发展。

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图6 胶质瘤中与ARL9相关的生物学途径

三、小结

作者通过生物信息学分析探讨了ARL9的表达,甲基化,预后和免疫浸润之间的关系,利用三个神经胶质瘤数据库验证了ARL9在LGG中的预后作用,这为ARL9在LGG肿瘤免疫学中的潜在作用提供了新见解。针对单个基因的研究,还可以添加诸如基因表达与药物敏感性、肿瘤突变全景图的关系以及单基因调控网络等相关内容,或者简单加点实验验证,做功能研究等,感兴趣的小伙伴欢迎咨询。

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