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导语

今天给同学们分享一篇泛癌+预后模型的生信文章“Comprehensive Pan-Cancer Analysis of KIF18A as a Marker for Prognosis and Immunity”，这篇文章于2023年2月8日发表在Biomolecules期刊上，影响因子为6.064。

KIF18A属于Kinesin家族，参与肿瘤的发生和发展。然而，迄今为止对KIF18A进行的泛癌分析很少。作者使用多个公共数据库，如TIMER、癌症基因组图谱（TCGA）、基因型问题表达（GTEx）和人类蛋白图谱（HPA），来研究KIF18A mRNA在33种肿瘤中的表达。作者对肝癌症和胰腺癌症组织及相应的正常组织进行免疫组织化学染色，以检测KIF18A蛋白的表达。

1. KIF18A在泛癌中的表达及诊断价值

利用TIMER数据库分析KIF18A在胰腺癌和正常组织中的表达。结果表明，与正常组织相比，KIF18A在16种癌症中的表达上调，包括BLCA、BRCA、CESC、CHOL、COAD、ESCA、GBM、HNSC、KIRC、KIRP、LIHC、LUAD、LUSC、READ、STAD和UCEC（图1A）。由于TIMER中的一些肿瘤没有正常组织，作者将TCGA与GTEx联合研究了33个肿瘤中KIF18A的表达，发现与相应的正常组织相比，27个肿瘤中的KIF18A表达上调。然而，相对于正常组织，KIF18A在LAML和TGCT中的表达较低（图1B）。基于HPA数据库，KIF18A在KIRC、LIHC、UCEC、LUAD、LGG和PAAD中高表达（图1C），通过A-431、U-2OS和U-251 MG细胞中细胞核、微管和ER的免疫荧光定位获得KIF18A亚细胞定位。KIF18A主要位于微管和细胞溶质中。在U-2 OS细胞中，KIF18A不仅位于微管和细胞质中，而且位于网络动力学桥中（图1D）。

图1 不同数据库中pan-cancer中KIF18A的表达

2. KIF18A与临床病理学数据的关系

随后，作者探讨了KIF18A与病理特征之间的关系。对于T期，KIF18A在ACC，KICH，KIRC，KIRP，LIHC，PAAD和PRAD的较高T期中表达较高，而在SKCM的高T期中表达较低（图2A）。KIF18A在ACC，KICH，KIRC，KIRP，LIHC，LUAD，LUSC，STAD和UCEC的高级阶段高度表达（图2B）。KIF18A在KICH、KIRC、KIRP、LUAD、LUSC、PRAD、THCA和UVM中的表达在淋巴结转移患者中高于没有淋巴结转移的患者。然而，淋巴结转移患者的COAD中的KIF18A表达水平低于没有淋巴结转移的患者（图2C）。在BLCA，CHOL，HNSC，KIRC，LIHC，OV，PAAD和UCEC中，KIF18A在较高的组织学分级下表达更高（图2D）。作者发现KIF18A与33个肿瘤的Ki67指数呈中度至高度相关性（R > 0.4）（图2E）。此外，ROC曲线估计了KIF18A在33个肿瘤中的诊断意义。作者发现KIF18A在20种癌症中的表达具有很高的诊断价值（AUC > 0.8），表明KIF18A在肿瘤诊断中可以发挥至关重要的作用。

图2 KIF18A在癌症中的表达与临床特征的关系

3. KIF18A的预后价值

作者选择OS，DSS和PFI来研究KIF18A在泛癌中的预后。KIF18A高表达在ACC，KICH，KIRC，KIRP，LGG，LIHC，LUAD，MESO和PAAD中具有不利的OS。然而，KIF18A的高表达在READ和THYM中具有良好的OS（图3A，B）。至于DSS，KIF18A高表达在ACC，KIRC，KIRP，LGG，LIHC，LUAD，MESO和PAAD中的DSS较短（图3C，D）。结果表明，KIF18A在ACC，BLCA，KICH，KIRC，KIRP，LGG，LIHC，LUAD，PAAD，PCPG，PRAD和SARC中的PFI较短（图3E，F）。因此，KIF18A在ACC，KIRC，KIRP，LGG，LIHC，LUAD和PAAD中的过表达具有较短的OS，DSS和PFI。此外，时间依赖性ROC曲线表明，KIF18A的1年，3年和5年OS在ACC，KIRC，KIRP，LGG，LIHC，LAUD和PAAD中均高于0.6。这些发现表明，KIF18A是ACC，KIRC，KIRP，LGG，LIHC，LUAD和PAAD的独立预后标志物。

图3 泛癌症中OS （A，B）、DSS（C，D）和PFI（E，F）的单变量回归和Kaplan-Meier曲线

4. KIF18A与免疫细胞浸润的相关性

作者使用Spearman相关性探讨了KIF18A表达与24种免疫细胞浸润之间的关联。KIF18A与33个癌症的Th2浸润水平呈正相关，16个癌症的相关系数大于0.6（图4A，B）。KIF18A表达与31种癌症中的T辅助细胞呈正相关。KIF18A与大多数癌症中其他22种免疫细胞的浸润呈正相关或负相关。之后，利用ESTIMATE算法计算KIF18A与33种癌症类型的基质评分和免疫评分的关系。KIF18A表达与ACC、CESC、GBM、LUAD、LUSC、OV、SARC、STAD和TGCT的基质评分和免疫评分呈负相关，但与KIRC、LGG和THCA的基质评分和免疫评分呈正相关。在某些癌症中，KIF18A表达与基质评分或免疫评分呈正相关或负相关。KIF18A表达与BLCA、CHOL、COAD、DLBC、KICH、MESO、READ、SKCM、UCS和UVM的基质评分和免疫评分之间没有关系（图4C）。

图4 KIF18A与泛癌免疫细胞的相关性

5. KIF18A与免疫调节基因的关系

作者还研究了KIF18A与33种肿瘤中免疫调节基因的关系，包括MHC、免疫刺激基因、趋化因子和趋化因子受体。在一些癌症中，KIF18A表达与免疫调节基因显着且正相关（图5A-D）。此外，作者发现KIF18A在许多癌症中与免疫检查点呈正相关，例如PD-1，PD-L1，CTLA4，TIGIT，LAG3，HAVCR2和PDCD1LG2（图5E）。

图5 KIF18A与泛癌免疫调控基因的相关性分析

6. KIF18A的突变分析

作者使用cBioPortal数据库讨论了泛癌症中的KIF18A基因改变。KIF18A的遗传变异频率在UCEC中***（6.62%），主要以突变形式出现。KIF18A的第二和第三高频率发生在SKCM（4.42%）和BLCA（3.65%），也主要以突变的形式出现（图6）。

图6 使用cBioPortal在泛癌症中KIF18A的遗传改变。

7. KIF18A与TMB、MSI、MMR基因的关系

作者还进行了KIF18A表达与TMB和MSI之间的相关性分析，这与免疫检查点抑制剂（ICIs）敏感性显着相关。在ACC，BLCA，BRCA，COAD，KICH，KIRC，LAML，LGG，LUAD，LUSC，PAAD，PRAD，SARC，STAD和UCS中观察到KIF18A和TMB之间存在显着的正相关，与THCA和THYM呈负相关（图7A）。KIF18A在COAD，GBM，LUSC，SARC和STAD中与MSI呈正相关，在DLBC和PRAD中呈负相关（图7B）。此外，在大多数癌症中，KIF18A表达与MLH1，MSH2，MSH6，PMS2和EPCAM呈正相关，但在KIRC，LGG和THYM中与EPCAM呈负相关（图7C）。

图7 KIF18A表达与TMB （A）、MSI （B）和MMR （C）的相关性

8. KIF18A表达与DNA甲基化和RNA甲基化的关系

利用UALCAN数据库检测了KIF18A对各种肿瘤的DNA甲基化水平，结果显示，BLCA、HNSC、KIRP、LIHC、PRAD和UCEC中KIF18A的甲基化水平低于正常组织;这可能是这些肿瘤中KIF18A高表达的解释。在KIRC，LUSC和PAAD中观察到甲基化水平升高（图8A）。MethSurv用于KIF18A每个CpG位点的DNA甲基化水平分析和存活分析。如图8B所示，KIF18A有14个甲基化探针，例如cg19562854、cg16786315、cg10470873、cg16497921、cg08967200、cg14744160、cg23490773、cg27309677、cg21046078、cg20566942、cg21118186、cg14927277、cg19372491和cg06544937。高甲基化 CG08967200 提示 ACC 预后良好，BLCA、HNSC、KIRC 和 LIHC 预后较差。在ACC、KIRC和LGG中，cg10470873的高甲基化预后良好，但在KIRP、SKCM、STAD和UCEC中较差。Cg19562854高甲基化在ACC，LGG，MESO和PAAD中具有良好的结局，但在BLCA，COAD，KIRP和LIHC中结局较差。cg16497921的高甲基化与KIRC和SARC的良好预后有关，但与CESC、KIRP、LAML、LIHC、UCEC的不良预后相关。cg16786315在COAD，ESCA，LIHC，PAAD和UCEC中的高甲基化表明预后不良。然而，cg16786315的低甲基化表明KIRC、SARC和SKCM的预后不良（表S1）。KIF18A可能通过甲基化影响癌症患者的预后。此外，KIF18A与大多数癌症中的m6A，m5C和m1A调节基因呈正相关。然而，在LAML中，KIF18A与m1A调控基因无关，与少量m5C和m6A调控基因相关（图8C）。KIF18A可能通过影响RNA甲基化调节基因的表达水平而起致癌作用。

图8 KIF18A与甲基化和甲基转移酶的关系

9. KIF18A的单细胞功能分析

为了进一步研究KIF18A在肿瘤中的潜在作用，作者使用CancerSEA研究了KIF18A在单细胞水平上的功能（图9A）。研究结果表明，KIF18A与细胞周期、增殖和胶质瘤侵袭呈正相关。在LUAD中，KIF18A与细胞周期，DNA损伤，DNA修复，转移和增殖呈正相关。KIF18A表达与SKCM中的细胞周期、增殖和DNA损伤呈正相关。KIF18A与RCC和细胞周期中的DNA损伤、分化、凋亡、DNA修复、DNA损伤和BRCA增殖呈正相关。然而，KIF18A与UVM中的DNA修复，DNA损伤，细胞凋亡和EMT之间存在负相关关系（图9B）。

图9 KIF18A在CancerSEA数据库中单细胞功能分析中的功能

10. 药物敏感性分析

作者使用GSCALite研究了KIF18A在肿瘤中表达的药物敏感性。KIF18A的表达与AZD7762、依来氯莫尔、NSC-207895、QL-VIII58、TW37、替西罗莫司和Y-39983的50%抑制浓度（IC50）值呈负相关。此外，AZ628、CI-1040、埃瑞奥替尼、拉帕替尼、Nutlin-3a、PD-0325901、PLX4720、RDEA119、SB590885、曲美替尼、VX-11e和司鲁美替尼等12种药物的KIF18A表达与IC50值呈正相关（图10）。

图10 基于GSCALite的KIF18A表达与药物敏感性的关联

11. KIF18A蛋白相互作用网络及富集分析

为了进一步研究KIF18A在肿瘤发生中的潜在影响，从GeneMANIA数据库中提取了40个与KIF18A相关的基因进行GO和KEGG富集分析（图11A）。生物过程（BP）富集分析表明，KIF18A相关基因主要参与染色体分离、有丝分裂核分裂、核染色体分离和姐妹染色单体分离。分子功能（MF）富集分析表明，KIF18A在肿瘤发病机制中的作用与微管蛋白结合、微管结合、微管运动活性和运动活性有关。作者发现，在细胞成分（CC）富集分析中，KIF18A相关基因在染色体，着丝粒区域，动粒和浓缩染色体动粒中富集（图11B）。此外，KEGG通路分析显示，KIF18A参与了一些通路，如细胞周期、卵母细胞减数分裂、孕酮介导的卵母细胞成熟等（图11C）。随后，作者应用GSEA测定KIF18A在肿瘤中的生物学功能。作者发现KIF18A主要参与大多数癌症的细胞周期，同源重组和DNA复制（图11D）。这些结果表明了KIF18A在肿瘤发生中的分子机制。

图11

12. IHC对KIF18A在一些肿瘤中的高表达的验证

为进一步明确KIF18A在肿瘤组织和正常组织中表达的差异，作者选取首都医科大学附属北京地坛医院病理科的10例人肝癌和10例胰腺癌及其对应的正常样本进行IHC研究。IHC的半定量评分表明，与相应的正常组织相比，KIF18A蛋白在LIHC（图12A）和PAAD（图12B）中显着过表达。KIF18A在肿瘤中的过表达增加了KIF18A作为这些癌症治疗新靶点的可信度。

图12 通过免疫组织化学在肿瘤和正常组织中表达KIF18A蛋白

13. KIF18A 被视为 LIHC 和 PAAD 中的独立标记

作者使用逻辑回归分析来估计TCGA数据库中LIHC和PAAD中KIF18A表达与临床特征之间的相关性。单因素分析证实，T分期、病理分期和KIF18A表达是LIHC患者OS的重要预后因素。通过多因素分析将KIF18A表达确定为LIHC的独立预后因素（图13A，B）。在PAAD方面，单因素分析显示OS具有统计学意义，受T期、N期和KIF18A表达的影响，进一步的多因素分析表明，N期和KIF18A表达被视为独立的预后因素（图13C，D）。综上所述，单因素和多因素分析将KIF18A表达视为LIHC和PAAD预后不良的标志物。