国自然两大热点铁死亡结合免疫浸润联合分析发7分+SCI

题目：Genomic analysis uncovers prognostic and immunogenic characteristics of ferroptosis for clear cell renal cell carcinoma

基因组分析揭示铁死亡对肾透明细胞癌预后和免疫特征

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摘要

本研究系统的研究了铁死亡在肾透明细胞癌（ccRCC）中的模式，以及铁死亡与肿瘤微环境（TME）的相互作用。根据57个铁死亡相关基因（FRGs）的表达水平，构建三个铁死亡模式，这三种模式的预后和免疫细胞浸润不同。铁死亡打分较高与预后较差，T细胞浸润增加，免疫和基质打分较高，TMB较高和抗CTLA4免疫治疗反应较强有关。铁死亡打分较低与肿瘤纯度较高，氨基酸和脂肪酸代谢途径显著相关。铁死亡可以作为独立的预后因素。

流程图

结果

1. 数据的获取和整理

从TCGA数据库下载ccRCC的RNA-seq和临床数据（525例）。

2. 铁死亡相关分子模型具有独特的ccRCC生存和TME特征

本研究共包含57个FRGs。图1A表明这些FRGs的CNV情况。基于这57个FRGs在ccRCC中的表达模式，将ccRCC样本分为三个分子模式（C1,C2和C3）。研究这三类铁死亡模式与临床结果的相关性（图1B），C1的生存期显著增加。t-SNE分析表明这三个模式可以完全区分（图1C）。图1D展示这三类临床结果不同ccRCC患者。此外，作者评估了这三类模式与肿瘤免疫微环境的相关性。这三类模式在免疫细胞浸润（图1E）和免疫功能（图1F）存在显著差异

图1 铁死亡相关分子模式与预后，免疫细胞浸润和功能的关系

3. 三个铁死亡模式与预后TME特征的关系

作者对这三个铁死亡模式进行差异分析鉴定差异表达基因。对共有差异基因进行分监督聚类，将TCGA-ccRCC分为三个基因簇（A-C）。对DEGs绘制聚类热图（图2A）。簇A和簇B中的DEGs行使的生物学功能不同。生存分析表明，簇A的患者OS较差而簇B的患者预后较差（图2B）。t-SNE分析将这三个簇分开（图2C）。TME特征分析表明，簇B的T细胞，巨噬细胞和树突状细胞打分最高（图2D）。簇B的T细胞刺激打分最高，HLA和IFN打分最低（图2E）。

图2 三个簇的预后TME特征

4. 构建ccRCC的铁死亡打分系统

基于PCA计算ccRCC样本的铁死亡打分，将患者分为高打分组和低打分组。图3A为三个分类中患者的铁死亡打分分布和生存结果。与C1和C3相比，C2组患者的铁死亡打分最高（图3B），而且簇B的铁死亡打分最高（图3C）。铁死亡打分较高的患者预后较差（图3D）。GSEA结果表明，铁死亡打分低于β-丙氨酸，脂肪酸，苏氨酸，组氨酸和色氨酸代谢通路显著富集（图3E）。

图3 构建铁死亡打分系统

5. 铁死亡是ccRCC的独立预后因素

铁死亡打分与生存结果，性别，分级和肿瘤分期显著相关（图4A）。多因素Cox回归分析表明铁死亡打分是ccRCC的独立危险因素（表1）。1年，3年，5年和8年ROC曲线的AUC分别为0.698，0.656，0.654和0.818（图4B）。体细胞突变分析表明，VHL突变频率最高，其次为PBRM1和SETD2。进一步分析表明，TMB打分较高的患者生存期较短（图4C），TMB打分较低的患者中，铁死亡打分较低的患者生存期较长（图4D）。

图4 铁死亡打分的预后价值

6. 铁死亡打分与TME特征的相关性

TME特征分析表明，铁死亡打分较高组的DCs，巨噬细胞，淋巴细胞和Treg细胞打分较高，而肥大细胞打分较低（图5A）。铁死亡打分较高组的患者CCR和T细胞共刺激打分较高，HLA打分较低（图5B）。此外，铁死亡打分较高组的基质打分和免疫打分较高（图5C和5D）。铁死亡打分较高的肿瘤纯度较低（图5E）。

图5 铁死亡打分与TME的相关性

7. 铁死亡打分较高对化疗，ICB治疗和抗CTLA4免疫治疗更敏感

作者进一步比较了铁死亡高打分组和低打分组对8中化疗的IC50水平的差异（图6A-6H）。作者的结果表明，铁死亡高打分组的索拉菲尼和吉西他滨IC50较高，而铁死亡高打分组的长春瑞滨的IC50较低，说明铁死亡高打分组的患者对长春瑞滨更加敏感。TIDE算法表明，铁死亡高打分组TIDE打分较高（图6I）。铁死亡高打分组患者对抗CTLA4治疗反应较强（图6J）。

图6 铁死亡高打分对长春瑞滨更加敏感

8. 基于铁死亡打分鉴定潜在小分子化合物

为了筛选治疗ccRCC的潜在小分子化合物，作者对铁死亡高打分组和铁死亡低打分组的DEGs。共鉴定到2425个DEGs，包括725个上调基因和1700个下调基因（图7A和7B）。对DEGs进行GO和KEGG富集分析（图7C和7D）。在CAMP小分子药物数据库中分析上调和下调基因，分析期潜在的药物机制。共鉴定到19种潜在的小分子药物（图7E）。

图7 基于铁死亡打分鉴定潜在的小分子化合物

9. 铁死亡模式对抗-PD-1免疫治疗反应的作用

作者进一步研究贴死亡打分预测pRCC和chRCC预后作用。pRCC和chRCC铁死亡打分高组的预后较差（图8A和8B）。此外，使用GSE78220和IMvigor210队列研究高打分组和低打分组对抗-PD-1免疫治疗的反应。高打分组的生存时间较短（图8C和8D）。低打分组抗-PD-1治疗的反应较好。

图8 铁死亡打分预测免疫治疗反应

结论

本研究作者系统分析了ccRCC患者的铁死亡情况，为铁死亡临床特征和作用提供潜在作用。铁死亡高打分组和低打分组患者的免疫微环境和免疫治疗反应具有显著差异。然而，本研究的结果还需要在更大的ccRCC队列中进行进一步验证。