8+基因集分析-独特的视角还不来学下？

导语

GUIDE ╲

阻断PD-1-PD-L1通路的免疫治疗可诱导持久的肿瘤控制，并导致晚期膀胱癌患者的长期生存。然而，这些反应只发生在一部分患者中。

背景介绍

在一些生物信息学分析中，我们常常会基于先验知识预先选定某个基因集结合癌症或免疫进行分析，这样有时候会导致结果并不是很理想。今天小编给大家介绍的这篇文章，研究了肌肉浸润性膀胱癌(MIBCs)和11,835例TCGA实体肿瘤的基因表达谱，根据肿瘤微环境的组成建立了一个基于免疫的分类，并确定了六种不同的表型，从中筛选到一类基因的特征是有一个强大的三级淋巴样结构(TLSs)相关的基因表达特征，从而进行了针对TLSs的分析，揭示了人类癌症类型内部和之间TLSs丰度的异质性，最终揭示了TLSs signature在指导临床决策和治疗的潜力。文章题目：Tertiary lymphoid structure signatures are associated with survival and immunotherapy response in muscle-invasive bladder cancer。

数据介绍

TCGA：膀胱癌数据集（405个样本）

GEO：膀胱癌数据集--GSE120736、GSE13507、GSE31684、GSE32548、GSE32894、GSE48075、GSE48276、GSE52219、GSE57933、GSE71576、GSE83586、GSE87304

结果解析

01

MIBC免疫分类

通过 MCP-counter 包分析来自14个MIBC 数据集（n = 1763）的肿瘤微环境 (TME) 的组成以及表达谱。为了选择最佳聚类数量，使用 ConsensusClusterPlus包来评估聚类的稳定性，这支持在元队列中存在 6 个稳定的 MIBC 亚型（图 1a-c）。 从而建立了基于免疫的 MIBC 分类，并将肿瘤分为六种 MIBC 免疫类别 (MIC) 之一，标记为 A、B、C、D、E 和 F，具有高度不同的特征（图 1d）。

图1

将具有可用生存数据的 8 个队列 (n = 843) 合并来研究6个MIC的临床结果（图2a）。与A组或B组患者相比，MIC F患者的总生存期最长（图2a）。TLS 被定义为CD20+ B 细胞滤泡与包含至少一个LAMP3+ 成熟树突状细胞的CD3 + T细胞聚集体并列。在福尔马林固定石蜡包埋的肿瘤切片中通过免疫组织化学染色检测到膀胱癌中TLS的代表性图像，显示CD20+B细胞区和LAMP+（棕色）DC细胞区，这些图像从人类病理图谱下载(图2d-e)。

为了验证该算法是否真的能够识别出TLSs高浸润的病例，作者通过分析TCGA中的MIBCHE载玻片进行了验证(n=403，图2f-i)。发现4.7%(n=19)的MIBC患者F类，4.0%(n=16)在E类，2.0%(n=8)D类、0.7%(n=3)C类，1.0%(n=4)和0.0%(n=0)A类。9个基因的TLS特征(CD79B、CD1D、CCR6、LAT、SKAP1、CETP、EIF1AY、RBP5和PTGDS)来自于CD8+ CD20+转移性黑色素瘤中特异性上调的基因。

图2

02

来自TCGA中11,835例实体瘤中TLSs标记物的泛癌基因表达分析

基于MCP counter的TCGA中11835例实体瘤（不包括血液肿瘤）的tSNE图（图3a）表示，三种MCP counter细胞标记（B系、CD8+T细胞和髓系树突状细胞）和9基因TLS标记的表达水平在tSNE图上的分布具有一定的相似性（图3b-e）。

可以看出，与TLS存在相关的9个基因TLSs信号的表达显示了类似的特征，在B lineage细胞和CD8+T细胞中具有较高水平髓系树突状细胞的肿瘤中强烈表达。9个基因TLSs特征的癌症类型特异性表达(图3f)显示，在大多数类型的癌症中，其分布极不均匀，一些肿瘤高水平表达该特征。

图3

03

MIC和免疫检查点相关基因

在TCGA数据集中，免疫检查点相关基因的表达（图4a）紧随免疫浸润的表达，MIC F中的基因高表达紧随MIC D肿瘤，而MIC E、A、B和C肿瘤中的基因低至极低表达。与抗原处理机制相关的基因在MIC F和D中表达较高，在MIC E中表达中等，在MIC A、B和C中表达极低（图4a）。此外，与D组患者相比，MIC F组患者表现出更好的总体生存率（图4b）。

图4

04

在MIBC中差异表达的RNAs与三级淋巴样结构相关

在TCGA数据集中，提取了20,475个mRNA、7656个lncRNA、1,881个miRNAs和396,605个甲基化探针的表达数据。分别将F类与其他类（A-E）进行了比较。当将这五组合并并分析差异表达RNA时，579个mRNA(图4C)、125个lncRNA(图4d)，7个miRNA(图4e)和甲基化探针(图4F)显示一致的差异表达。基于这些数据，选择这些差异表达的mRNA(n=579)、lncRNAs(n=125)、miRNAs(n=7)和甲基化探针(n=11,170)进行进一步分析。

作者推测，受不同遗传和表观遗传调控模式影响的差异表达基因可能是肿瘤免疫表型建立的关键驱动力。对这579个mRNA的GO富集分析(图4g)显示，与肿瘤免疫通路相关的基因过表达，如细胞分裂因子受体相互作用、Th1和Th2细胞分化、Th17细胞分化、B细胞受体信号通路、T细胞受体信号通路、PD-L1表达和PD-1检查点通路、toll样受体信号通路等。

05

三级淋巴样结构与转移性尿路上皮癌的免疫治疗反应相关

作者研究了MIC是否可以预测大量转移性尿路上皮癌患者(IMvigor210)患者对检查点封锁治疗的反应，并使用治疗前肿瘤样本研究PD-L1阻滞剂的临床活性进行综合评估。MICs在完全缓解率(CRR)方面存在显著差异，MIC F患者的CRR最高，其次是MICD和MICA(图5a)。与MICA患者、MICC或MICE患者相比，MICF肿瘤患者的总生存期也有所改善，这些P值呈临界值，但有显著性趋势（图5b）。

图5

小编总结

作者基于多组学数据，证明了TLS signature在膀胱癌患者免疫治疗应答中的作用。这一新发现为旨在促进TLSs形成和功能的治疗策略开辟了道路，这可能导致改善临床结果和对癌症免疫治疗的反应。