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6+单基因泛癌纯生信,给你的科研加个buff!

单基因泛癌 管理员 159℃ 0评论
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今天给同学们分享一篇关于单基因泛癌纯生信的文章“CD96 Correlates With Immune Infiltration and Impacts Patient Prognosis: A Pan-Cancer Analysis”,这篇文章于今年1月份发表在BRIEFINGS IN BIOINFORMATICS杂志上,影响因子IF=6.244。文章作者基于单基因CD96与免疫浸润及患者预后进行了泛癌分析。

单基因泛癌分析是比较热门及容易发表的思路,即可以尝试纯生信,也可以很方便的补充点实验,逻辑是最为合理的,而且十分适合作为申请基金的前期基础。本团队认为比较容易发表的单基因(绝对潜力股)一般需要符合下面的一些特性(The more, the better):

1.该基因在多个癌种中表达升高

2.该基因在多个癌肿中高表达的患者预后较差

3.该基因在多个癌肿中与肿瘤分期呈正相关的关系

4.在其中一类或者多个癌肿中与某些类别的免疫细胞具有相关性

5.在一类或者多个癌肿中与某些免疫调节基因具有相关性

6.在多个癌肿的通路分析结果较为集中,或者与明星通路相关

7.目前对该基因的研究不多,具有创新性

CD96 Correlates With Immune Infiltration and Impacts Patient Prognosis: A Pan-Cancer Analysis.

CD96与免疫浸润及患者预后的泛癌研究

结果解读

1.CD96在人类正常组织中的表达谱

为了检测CD96在人体组织中的mRNA和蛋白表达谱,作者使用蛋白质图谱(HPA)数据库评估了CD96在各种肿瘤和正常组织中的表达。如图1A所示,CD96 mRNA在血液和淋巴组织中富集。然后作者检测了CD96蛋白的表达,发现其在多种组织中广泛表达,但在各种正常组织中表达量处于低水平(图1B)。免疫组化(IHC)显示CD96蛋白主要分布于细胞浆和细胞膜,在正常淋巴结组织的非中心细胞和正常脾组织的白髓细胞中都是低表达(图1C-D)。同时,CD96在一些癌症中也低表达,如乳腺癌和皮肤黑色素瘤(图1E-F)。

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IHC结果的详细信息

2.CD96在人类肿瘤中的表达谱

CD96蛋白在所有癌组织中表达极低,仅在肿瘤间质内的一部分淋巴细胞中观察到CD96胞浆显阳性表达。接下来,作者使用Oncomine数据库比较了CD96 mRNA在癌症和正常组织中的表达差异,发现其在脑癌、乳腺癌、肾癌和白血病中的表达水平相对高于正常组织(图2A)。为了进一步评估CD96的差异表达,作者使用TIMER2.0比较了TCGA数据集中的表达水平。如图2B所示,CD96在各种癌症类型中表达显著升高,包括食管癌(ESCA)、头颈部鳞状细胞癌(HNSC)、肾透明细胞癌(KIRC)、肾乳头状细胞癌(KIRP)和胃腺癌(STAD)。然而,CD96在乳腺浸润癌(BRCA)、结肠癌(COAD)、肺鳞癌(LUSC)、直肠腺癌(READ)、SKCM和甲状腺癌(THCA)中的表达显著降低。TCGA数据库中正常组织的数量太小,在统计学上难以令人信服。因此作者将GTEx正常组织与TCGA癌组织匹配,以反映CD96的表达情况,发现CD96在大多数癌症中有差异表达(图2C)。

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CD96在不同类型癌症中的表达水平

3.CD96表达与肿瘤患者预后的关系

为了了解CD96对癌症患者预后的影响,作者利用PrognoScan数据库分析了CD96与癌症患者生存结果的关系。结果8个数据集GSE5287、GSE13507、GSE19615、GSE2034、GSE17537、GSE8894、GSE17260、GSE19234。提示CD96高表达与预后显著相关(COX P<0.05;图3A-H)。为了进一步研究CD96的预后潜力,作者使用TCGA-RNA-seq和从UCSC-Xena下载的临床数据来分析33种TCGA癌类型的预后。如图3I所示,在GBM,LGG和葡萄膜黑色素瘤中,CD96表达升高与OS较差显著相关。相反,在BLCA、CESC、HNSC、SKCM和胸腺瘤(THYM)中,CD96型表达增加与预后较好。具有显著性(P<0.05),它的存活曲线如图3K–R所示。此外,为了避免非癌症导致的偏差,对DSS进行了分析,如图3J所示。结果与OS分析结果非常相似,表明在GBM、LGG和UVM中,CD96的高表达与较差的DSS显著相关。相反,CD96低表达与BLCA、CESC、HNSC和SKCM的DSS相关性较差。这些结果清楚地表明,CD96的表达与多种癌症类型的患者预后显著相关。

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CD96在不同类型癌症中的高低表达

4.不同组织中CD96突变谱的分布

作者使用cBioPortal检查TCGA数据库中CD96的突变频率(32项研究中的10967个样本),作者发现LUSC和SKCM具有相对较高的突变水平,CD96的突变频率超过8%(图4A-B)。共检测到165个突变位点,位于氨基酸0和585之间(图4C)。其中E24K和E574K是最常见的两个突变位点。COSMIC提供了CD96突变类型的详细信息,包括不同癌症中的替代错义、非义和同义突变。

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CD96的突变信息

5.肿瘤中cd96mrna的全基因组关联

使用regulome explorer web工具,作者进一步探索了某些特征码和CD96之间的相关基因组相关性。根据基因、DNA甲基化等之间的关系,作者展示了circus图来说明这些基因在人类癌症中的相互关系。根据TCGA的数据,在基因组坐标范围内,可以检测到CD96与ACC、BLCA、BRCA、COAD、READ、ESCA、STAD、GBM、HNSC、KIRC、LGG、LIHC、LUAD、LUSC、OV、前列腺癌(PRAD)、READ、SKCM、STAD、THCA和子宫内膜体癌(UCEC)中的其他特征之间的关联(图5)。

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CD96与TCGA数据库中其他信号之间的基因组相关性

6.免疫治疗、免疫检查点和CD96之间的关系

CD96和免疫检查点之间的泛癌相关性如图6A所示。这表明CD96与已知的免疫检查点有潜在的协同作用。在这里,作者研究了CD96表达和一些重要的MMR信号之间的相关性。CD96在HNSC、KIRC、LGG、LIHC、PAAD、PRAD和胸腺中的表达与MutL同源物1(MLH1)、MutS同源物2(MSH2)和MutS同源物6(MSH6)呈正相关。相反,在BRCA、CESC、COAD、KIRC、LAML、PAAD、STAD、TGCT和胸腺中,它与上皮细胞粘附分子(EpCAM)呈负相关(图6B)。CD96在COAD、LGG和UCEC中的表达与TMB呈正相关(P<0.001),而在THCA和THYM组中的表达与TMB呈负相关(P<0.001;图6C)。总的来说,MSI高表达的肿瘤比基因稳定的肿瘤表达更高水平,而HNSC、KIRP、LUSC、OV、SKCM和TGCT队列中的表达则相反(P<0.001,图6D)。尽管这些相关性非常显著,但在几乎所有癌症中,CD96和TMB以及MSI之间的相关系数都低于0.6,表明CD96不太可能通过参与基因改变过程而影响肿瘤的发生,也不足以独立预测患者对ICBs的反应。

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CD96和免疫检查点之间的相关性

7.CD96高表达与肿瘤免疫浸润的关系

为了探讨CD96是否参与了泛癌的免疫浸润过程,作者首先评估了CD96表达与肿瘤之间的关系。如图7A所示,CD96与COAD、GBM和HNSC的基质评分最显著。同时,BRCA、CESC和CHOL中免疫组分的丰度与CD96的表达水平显著相关。最后,在CESC、COAD和ESCA中,CD96表达与肿瘤纯度之间的关系是显著的。提示CD96在上述肿瘤的免疫浸润和多种成分的形成过程中起重要作用。此外,作者利用TIMER2.0展示了CD96与人类癌症中各种免疫浸润相关的情况(图7B)。总的来说,它与多种浸润的免疫浸润水平呈正相关,包括CD8+T细胞、DC、巨噬细胞、单核细胞、NK细胞、中性粒细胞、Tregs和Tfh。然而,CD96表达与骨髓源性抑制细胞(MDSC)丰度呈负相关。提示CD96在一定程度上参与了免疫浸润过程,在免疫与肿瘤的相互作用中起重要作用。值得注意的是,在ACC、BLCA、DLBC、GBM、LGG、胸腺和子宫癌肉瘤(UCS)等肿瘤中,这种相关性的趋势略有不同,这可能是由不同肿瘤中不同的免疫浸润率引起的。

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CD96表达与肿瘤纯度和免疫浸润的关系

8.CD96通过干预肿瘤免疫影响患者预后

根据表达、生存和突变分析,作者观察到CD96在不同癌症中的重要作用。考虑到CD96是LGG的重要危险因素和SKCM的明显保护因素,作者确定LGG和SKCM为后续分析的代表性癌症类型,ACC作为对照组,因为CD96似乎对ACC的预后没有影响。亚型分析显示CD96在胶质瘤和黑色素瘤中的表达分布相反。在LGG中,3级组CD96表达明显高于2级组(P<0.001)。CD96在SKCM较低阶段表达水平较高(P<0.001)。此外,不同ACC阶段之间的表达差异并不显著(图8A)。

为了研究这些代表性癌症中与CD96相关的生物学特性,作者使用Linkedomics网站对相关基因进行了排名。总体而言,LGG、SKCM和ACC队列中分别鉴定出232、421和77个CD96相关基因(R>0.6,P<0.001)。作者使用Metascape网站对这些基因进行了功能分析,发现这三个基因列表共享多个重叠基因(图8B)。具体而言,CD96相关基因主要与各种免疫反应相关(图8C)。有趣的是,LGG中CD96相关基因参与了白细胞的负调控。然而,SKCM中的基因强烈参与了淋巴细胞活化、NK细胞活化和细胞因子产生的正调控等免疫过程。这种有趣的差异提示CD96介导了胶质瘤患者的免疫抑制作用,但参与了黑色素瘤患者完全相反的免疫过程,这高度表明CD96通过免疫相关的方式影响了患者的预后。顺便说一句,在ACC中,CD96相关基因的富集程度与典型或特异性肿瘤免疫反应无关。同时,KEGG途径富集分析也显示了类似的结果,这些基因与多种免疫过程密切相关,包括细胞因子-细胞因子受体相互作用、NK细胞介导的细胞毒性以及核因子-κB(NF-kB)信号通路等(图8D)。

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CD96在三种代表性肿瘤中的表达和功能分析

小结

综上所述,作者应用生物信息学的方法提示CD96的表达可能介导泛癌的免疫浸润和影响患者预后。作者的结论是CD96与多种免疫反应和浸润密切相关,这为CD96阻断剂和现有的检查点抑制剂联合免疫治疗提供新思路。本团队对单基因泛癌研究具有较为透彻的理解,对单基因泛癌研究感兴趣的老师,欢迎咨询。

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往期回顾:

最强攻略1:史上最全单细胞数据库汇总解读

最强攻略2:史上最全非编码RNA数据库汇总解读

最强攻略3:史上最全外泌体数据库汇总解读

最强攻略4:史上最全甲基化表观调控数据库汇总解读

最强攻略5:史上最全转录调控数据库汇总解读

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