15+纯生信分型文章？讲好故事你也可以！

15+纯生信分型文章？讲好故事你也可以！ by 医学僧的科研日记

今天与大家分享一篇2022年7月份发表在Genome Medicine上的一篇文章，作为一篇纯生信的亚型分型文章，能发到15分，必然有其过人之处，下面让我们一起来欣赏一下它的风采吧~

研究背景

1、非小细胞肺癌(Non-smallcell lung cancer, NSCLC)约占肺癌患者的85%。除肺腺癌外，肺鳞癌(lung squamous carcinoma, LUSC)是NSCLC最常见的组织学亚型。

2、抗PD-1/PD-L1的ICB治疗是高表达PD-L1的非小细胞肺癌患者的一线疗法，但相当一部分高表达PD-L1的肺鳞癌患者对ICB治疗表现出耐药性。

3、基于非负矩阵分解 (NMF) 的虚拟显微切割分析方法能够对来自肿瘤细胞、炎症细胞、基质细胞的肿瘤bulk样本的基因表达信号进行有效的去卷积，进而对患者聚类分型。

研究内容及结果

一、文章的研究流程

二、免疫耗竭亚型的鉴定与分子表征

首先，作者将250例晚期LUSC患者样本作为训练集进行NMF聚类，分为4种亚型(图1.A)，通过基质和免疫富集分析[ESTIMATE]将免疫评分和基质评分“双高”的亚型2定义为免疫-基质亚型(图1.B)，免疫-基质亚型表现出明显高于其他亚型的免疫浸润情况(图1.C)，进一步用[CIBERSORT]推测免疫-基质亚型和其他亚型免疫浸润丰度的差异，结果与图1B、C一致(图1.D)。图1E、F显示了免疫基质亚型与其他间白细胞比例和TIL百分率的差异。图1.G显示免疫-基质簇中多种抑制受体的表达水平与其他簇相比高表达。图1.H显示免疫耗竭信号通路在免疫基质亚型中显著富集。

综上所述，亚型2的特征是高免疫细胞浸润、免疫抑制受体高表达，免疫耗竭信号通路富集，作者将其定义为免疫耗竭亚型(exhausted immune class)

Fig. 1 The identification and molecular characterization of EIC.

三、在早期(I-II)LUSC样本中对EIC分型进行内部验证

作者重复训练集的操作，对内部验证集，早期肺鳞癌患者样本进行相同的处理，得到一致的结论，即亚型2为免疫耗竭亚型(图2A,B,C,F,G)，与训练集亚型2的免疫浸润、抑制性免疫受体的表达以及免疫耗竭通路的富集情况高度一致。

此外，作者还使用NMF包的extractFeature函数提取EIC的特征基因，与EIC和非EIC间的差异基因（FDR<0.01和fold-change>2）取了交集，得到167个显著不同的EIC特征基因，称之为免疫耗竭基因，并通过ssGSEA的方法利用免疫耗竭基因构建了一个EIC的分类器，其分类效能较为优异（图2.H）

Fig. 2 Internal validation of EIC on 247 early-stage (I–II) LUSC samples

四、晚期LUSC患者EIC预后较差

作者通过KM分析，发现EIC患者在LUSC晚期和全期的预后较差(图3A-C)；多因素Cox分析表明，EIC是肺鳞癌患者预后的独立危险因素(图3G,H)。

Fig. 3 Prognosis analysis for the EIC and the rest class across different stages of LUSC

五、EIC表现出免疫治疗耐药

作者通过TIDE评分、PD-L1的表达情况预测EIC对免疫治疗的反应。在早期和晚期LUSC患者中，EIC均表现出PD-L1的高表达和较高的TIDE评分（图4A,B）。一般而言，PD-L1高表达意味着较好的免疫治疗反应，而TIDE评分高则意味着较差的免疫治疗反应，看似矛盾，却与临床实践情况相符：确实存在PD-L1高表达，但对免疫治疗耐药的患者群体。随后，作者引入了一个黑色素瘤的免疫治疗队列，比较NR和R组的EIC评分是否存在差异，发现NR组的EIC评分更高（图4.C），这与TIDE评分和之前的结果一致，即EIC与更差的免疫治疗反应相关。

Fig. 4 Prediction of ICB therapy resistance

六、EIC具有独特的甲基化谱

甲基化分析发现，EIC表现出较高的甲基化水平（图5.B），并显示出特定的甲基化谱，其中162个免疫基因的启动子甲基化显着（图5C-E）

Fig. 5 Distinctive methylation signatures characterized the EIC of LUSC

七、EIC的突变景观

EIC 的肿瘤突变负担或新抗原数量没有差异（图6B,C,E,F），但拷贝数变异程度较低(图6H-O)。作者还做了TMB与EIC评分的相关性分析，结果表明两者无显著的相关性，一定程度上说明EIC评分可以独立预测免疫治疗反应。

Fig. 6 Association of EIC with somatic mutations, neoantigens, and copy number alteration

结论

1、EIC虽然高表达PD-LI，且免疫浸润水平较高，但对ICB免疫治疗表现出耐药性，或与其细胞因子途径的异常激活，DNA启动子高甲基化相关。

2、EIC是肺鳞癌OS的独立危险因素。

3、综合以上两点，EIC可作为LUSC的预后和免疫治疗的生物标志物。

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写在后面

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