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純分析發(fā)高分文章？就看這篇吧！ 腫瘤具有很強(qiáng)的異質(zhì)性，同一腫瘤在不同個(gè)體之間具有不同的免疫活性，而具有相似免疫活性狀況的樣本則可能處于相同的免疫微環(huán)境。腫瘤樣本的轉(zhuǎn)錄組表達(dá)水平在一定程度反映了樣本的免疫活性狀況。 伯豪生物生信分析團(tuán)隊(duì)以TCGA上的肺癌為例，分析評(píng)估不同個(gè)體的免疫微環(huán)境。 01 免疫亞型分析 TCGA下載肺癌的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),根據(jù)5個(gè)代表性免疫基因集: Woundhealing,macrophages,Lymphocyte,IFN-gamma,TGF-beta的GSVA富集score將腫瘤樣本分成不同的免疫亞型，每個(gè)免疫亞型代表特定的免疫微環(huán)境。 對(duì)所有樣本采用mclust R包中EM聚類算法對(duì)樣本ssgsea值進(jìn)行無監(jiān)督聚類，選擇最大化貝葉斯信息準(zhǔn)則（BIC）對(duì)應(yīng)的類別K值，最終得到4個(gè)亞型（如下圖）。  圖片來源于伯豪生物生信分析團(tuán)隊(duì) 上圖中C1 主要是TGF-β占優(yōu)勢(shì)，C2主要是Wound healing，C3主要是淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，體現(xiàn)了強(qiáng)的免疫反應(yīng)，C4主要是IFN-γ高。 02 免疫激活和免疫細(xì)胞評(píng)分 為了研究不同腫瘤亞型在細(xì)胞類型和免疫激活上是否存在差異，我們把所有樣本根據(jù)細(xì)胞類型相關(guān)基因集和免疫激活相關(guān)基因集進(jìn)行了聚類分析。（如下圖）  圖片來源于伯豪生物生信分析團(tuán)隊(duì) 在上圖中，我們看到C3亞型的樣本，各種類型免疫細(xì)胞評(píng)分都較高，在一定程度上反應(yīng)免疫細(xì)胞的激活狀態(tài)。我們可以合理推測(cè)，該亞型的個(gè)體可能存在更好的預(yù)后。反之，C2亞型的樣本，各類免疫細(xì)胞的評(píng)分都偏低，反應(yīng)免疫細(xì)胞的抑制狀態(tài)，推測(cè)該亞型個(gè)體預(yù)后較差。 同樣，對(duì)其他各種不同免疫激活通路我們也可以做類似的評(píng)估和相應(yīng)的預(yù)后預(yù)測(cè)。 根據(jù)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中免疫細(xì)胞類型富集分?jǐn)?shù)，我們還可以計(jì)算得到每種細(xì)胞類型在每個(gè)樣本里的比例（如下圖）。  圖片來源于伯豪生物生信分析團(tuán)隊(duì) 03 PD1表達(dá)分析 PD-1(programmed cell death protein 1)程序性死亡受體1，是一種重要的免疫抑制分子。目前對(duì)于部分肺癌患者，PD1/PDL1免疫治療的效果很好，相應(yīng)的我們針對(duì)PD1在不同亞型間的表達(dá)情況進(jìn)行了比較分析（如下圖）。在C3亞型個(gè)體中，PD1的表達(dá)偏高，因此推測(cè)對(duì)于該亞型的個(gè)體，使用免疫治療的效果更為顯著。  圖片來源于伯豪生物生信分析團(tuán)隊(duì) 04 免疫亞型生存分析 使用Kaplan-Meier分析免疫亞型對(duì)OS的預(yù)后影響（如下圖），結(jié)果顯示C3亞型預(yù)后最好，C2亞型預(yù)后最差。該結(jié)果與C3免疫細(xì)胞激活程度高，PD1表達(dá)高相呼應(yīng)。  圖片來源于伯豪生物生信分析團(tuán)隊(duì) 05 細(xì)胞類型和預(yù)后相關(guān)性 使用一致性指數(shù)（C-index）分析細(xì)胞類型對(duì)預(yù)后的影響（如下圖）。  圖片來源于伯豪生物生信分析團(tuán)隊(duì) 結(jié)合相應(yīng)細(xì)胞類型的生存曲線，我們發(fā)現(xiàn)Macrophages M1 顯著影響 C2 的預(yù)后，Macrophages M2 顯著影響 C4 的預(yù)后，CD4+ naive T-cells 最大程度顯著影響 C3 的預(yù)后，對(duì) C1 影響最大的是則是CD8+ Tem。 06 免疫調(diào)節(jié)劑IM基因分析 IM對(duì)于癌癥免疫療法至關(guān)重要，其中許多IM激動(dòng)劑和拮抗劑正在臨床腫瘤學(xué)中進(jìn)行評(píng)估。我們發(fā)現(xiàn)通過IM基因的表達(dá)也能明顯的區(qū)分不同的免疫亞型（如下圖）。  圖片來源于伯豪生物生信分析團(tuán)隊(duì) 不同亞型中免疫調(diào)節(jié)劑的表達(dá)差異非常顯著（如下圖），在C3亞型中各類型的免疫調(diào)節(jié)基因表達(dá)都很高，C2亞型的表達(dá)則明顯偏低。該結(jié)果也和不同亞型的生存預(yù)后相呼應(yīng)。  圖片來源于伯豪生物生信分析團(tuán)隊(duì) 07 免疫細(xì)胞通訊網(wǎng)絡(luò)分析 不同的腫瘤微環(huán)境中細(xì)胞的通訊關(guān)系有著很大的不同。該分析可以發(fā)現(xiàn)不同的免疫亞型里顯著富集的細(xì)胞通訊關(guān)系，以及顯著富集的配體-受體情況，對(duì)于免疫治療也具有一定的指導(dǎo)作用。下圖展示了CD8+T細(xì)胞的通訊關(guān)系。結(jié)果圖片顯示CD8-Tcell細(xì)胞通訊主要富集在C3、C4亞型，體現(xiàn)了C3、C4亞型免疫活化。  圖片來源于伯豪生物生信分析團(tuán)隊(duì) 08 結(jié)語 以上就是利用TCGA數(shù)據(jù)進(jìn)行肺癌腫瘤免疫浸潤(rùn)分析的主要內(nèi)容，分析團(tuán)隊(duì)通過對(duì)樣本進(jìn)行免疫分型，并分析免疫相關(guān)細(xì)胞激活程度，結(jié)合關(guān)鍵蛋白表達(dá)等分析了不同亞型樣本的免疫浸潤(rùn)程度及預(yù)測(cè)了不同亞型的預(yù)后。免疫調(diào)節(jié)劑及細(xì)胞通訊分析則為不同亞型個(gè)體的免疫治療提供指導(dǎo)作用。 |
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