基因集泛癌能发11分+? 让我们一起来学习这篇BIB的思路吧！

导语

GUIDE ╲

炎症小体（inflammasome）是由多种蛋白质组成的复合体，能够调节caspase-1的活化进而在天然免疫中促进细胞因子前体pro-IL-1β和pro-IL-18的成熟和分泌。NLRP3炎症小体被被认为是肿瘤的双刃剑，然而，仍然缺乏对癌症中NLRP3-炎症相关基因的系统评估。

背景介绍

继单基因泛癌之后，基因集泛癌分析逐渐成为热点。通过基因集预测癌症患者预后显然比单基因更具有说服力。今天小编就为大家带来一篇2021年7月刚刚发表在Briefings in bioinformatics的炎性小体基因集的泛癌分析。本文思路简洁清晰，可以作为一篇很好的范文！

数据介绍

从TCGA获取24种癌症的基因表达数据和相关临床数据（TCGA，http://cancergenome.nih.gov/）。从GEO获取RNAseq数据集，包括正常的样本GSE13507、GSE41258、GSE26886、GSE90604-GPL17692、GSE31056和肿瘤样本GSE36895、GSE11151、GSE101728、GSE10072、GSE30219、GSE71729、GSE19422、GSE87211、GSE15605、GSE46517和GSE63678（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/）。

结果解析

01

NLRP3炎症小体基因集的差异表达

首先，作者基于单样本基因集富集分析 (ssGSEA)计算NLRP3炎症小体基因集评分，并量化24种癌症中的这些基因的表达水平。这24种癌症在炎症小体基因集评分方面具有显着差异（ANOVA，P < 0.0001，图1A）。所有癌症都表现出跨度广泛的NLRP3炎症小体评分，并且都有部分个体具有高评分（图1A）。在所有癌症中，肾透明细胞癌 (KIRC) 的评分平均水平最高，而肾嫌色细胞 (KICH) 最低（图1A）。第二，在这24种癌症中，有15种癌症在正常和肿瘤样本之间具有显著的炎症小体基因集差异表达（图1B-C）。与正常样品相比，在ESCA、GBM、HNSC、KIRC、KIRP和SKCM中表现出较高的炎症小体基因集表达，而BLCA、COAD、LIHC、LUAD、LUSC、PAAD、PCPG、READ和UCEC中表达较低。第三，在30个炎症小体基因中，APP、HSP90AB1、TXN 和 TXNIP 在癌症中显著高表达（图1D）。

Figure 1

02

炎症小体基因集的甲基化情况

为了更好地了解NLRP3-炎症小体相关基因对肿瘤机制的影响，作者分析了位于这15种癌症中的炎症小体基因的启动子区域的甲基化CPG。结果显示，在这15种癌症中，有3种癌症（GBM、PCPG和SKCM）没有炎症小体基因的甲基化，READ则拥有最多炎症小体基因数量的甲基化（16个）。

03

炎症小体基因表达与肝癌和皮肤癌患者预后相关

为了调查炎症小体相关基因表达与癌症患者存活率之间的相关性，作者进行了生存分析。首先，作者使用Cox回归分析来寻找与癌症相关的炎性小体基因。其中，NLRP3-炎性小体基因集在肺腺癌中与患者总体生存率相关的基因数量最多（图2A）。在肾透明细胞癌中拥有最多数量的与患者RFS有关的炎性小体基因（图2B）。其次，作者发现NLRP3-炎性小体基因集的整体表达与SKCM显著相关（HR = 0.547，P = 0.0004），与LIHC显著相关（HR = 0.635，P = 0.018） （图2C-D）K-M曲线显示，LIHC和SKCM的高低组在预后和存活率差方面存在显著差异。低组的患者在LIHC（P = 0.0234，图2E）和SKCM（P = 0.0029，图2F）中拥有更差的预后。

Figure 2

04

炎症小体基因集表达是SKCM患者的独立预后因素

作者进行了单因素和多多因素COX回归分析，以确定NLRP3-炎症小体基因集的表达是否可以作为LIHC和SKCM患者的独立预后因素。结果表明，T阶段与 LIHC患者的RFS显著相关，可被视LIHC患者的独立RFS预测因素（多因素COX回归：HR = 2.133，P = 0.001）（图3A-B），然而，NLRP3 炎症小体基因集不是独立预后因素（HR = 0.755，P = 0.224，图3A-B）。种族（HR = 3.188，P = 0.009）和T阶段（ HR = 1.736，P = 0.003） 是SKCM患者的OS独立预后指标。同时，NLRP3炎症小体基因集也是SKCM患者的OS独立预测指标（HR = 0.612，P = 0.011）。

为了进一步研究SKCM中基于验证小体基因的评分的临床潜力，根据这些临床特征进行了分层分析。结果表明，评分似乎更适用于预测T1和T2、N1、N2和N3、M0和0期、I期和II期亚组中SKCM患者的OS（图3E）。低评分组患者的临床预后结果明显比高评分组患者更差。

作者在GEO中验证了先前在TCGA中的炎症小体基因的预后结果，发现两者几乎完全一致。

Figure 3

05

15种癌症中炎性小体相关基因与肿瘤浸润淋巴细胞显著相关

作者使用了三种方法来估计不同癌症中CD8+T细胞和CD4+调节T细胞的免疫浸润水平。第一种方法，我们使用SSGSEA计算CD8+T细胞和CD4+调节T细胞的浸润水平。第二种方法，利用TIMER数据库cistrome.shinyapps.io/timer）。第三种方法，下载了 先前Thorsson et al.的数据，比较 CD8+T细胞和 CD4+调节T细胞在多种癌症中的免疫浸润。

结果显示，NLRP3炎症小体基因集与15种癌症中的这些免疫特征高度相关。特别是，在12种癌症的免疫特征中，肿瘤浸润淋巴细胞浸润与炎症小体打分的相关程度最高（图5A)。除了NLRP3分数，一些炎症小体相关基因的表达也与15种癌症的免疫特征显著相关（图5B)。GBP5、CASP1、NLRP3和PSTPIP1在15种癌症中显示出与所有这些免疫特征显著相关。相比之下，ATAT1在除了ESA的14种癌症中表现出明显的负关联（图5B）。

此外，作者还调查了NLRP3炎症小体与IL-1+和IL-18的表达水平之间的关系。NLRP3炎性小体分数与除ESCAL、KIRP和PAAD以外的所有15种癌症和12种癌症中的IL-1+的表达水平显著呈正相关（图5C）。

Figure 5

06

炎症小体基因集评分预测15种癌症免疫特征

作者使用ROC曲线评估NLRP3炎症小体评分预测两个免疫特征（免疫评分和免疫CYT）。根据每种癌症患者的免疫特征得分中位数被定义为高组和低组。其中，糖酵解活性在预测三种癌症类型（GBM、PAAD和PCPG）的免疫评分方面具有中等潜力，TMB作为15种癌症免疫评分的指标潜力较低（图6A)。对于CYT，炎症小体基因集评分在三种癌症（COAD、GBM和READ）中具有中等潜力，而糖溶质活性在GBM和PCPG中具有中等预测潜力，TMB在所有15种癌症中均预测潜力较低（图6B)。

Figure 6

07

炎症小体基因集与免疫检查点有关

作者调查了NLRP3炎症小体基因集是否与免疫治疗反应相关。首先，通过 ssgsea算法计算每位患者炎症小体基因和检查检查点之间的关联。作者观察到炎症小体与15种癌症的免疫检查点基因显著呈正相关（图7A）。与低分组相比，炎症小体得分高的患者表现出明显较高的免疫检查点基因表达水平（图7B）。

Figure 7

小编总结

这篇BIB对NLRP3炎症小体基因集进行了综合泛癌分析，说明了炎症小体可以作为SKCM的一个独立预测因素，并与肿瘤浸润淋巴细胞在肿瘤微环境中强相关。这篇基因集泛癌的研究思路清晰，工作全面，可以作为一篇基因集泛癌的范文来学习！