精准医疗与生物信息学两大新兴热门领域的研究

肿瘤是目前威胁人类健康的首要杀手。免疫治疗是近年来发展比较快的治疗方式,已成为癌症精准医疗中的一大热点,并已逐步发展成为继手术,化疗和放疗后的第四种肿瘤治疗模式。从最初的谈癌色变,到如今的免疫治疗,得益于对肿瘤认识的不断深入。那么肿瘤免疫应该如何去研究呢?今天,我们一起来解读一篇发表在OncoImmunology IF=5.333)杂志关于晚期头颈部鳞状细胞癌免疫增强分子亚型鉴定的文章,题目如下:

本文包括两组数据集,一组是来自于TCGA的数据集,一组来自于作者收集的临床数据作为验证数据集。首先通过Gene Ontology数据库直接检索免疫/炎症/防御相关的terms,选取其中的基因作为免疫基因。然后根据免疫基因的表达,通过一致性聚类分析,把样本分为不同的分子亚型。最后从不同层面比较几个亚型,尤其是免疫增强分子亚型之间的异同点。

 

结果一:一致性聚类结果
 

根据整体的免疫基因表达模式,将肿瘤样本划分为4个分子亚型(C1,C2,C3和C4亚型)。通过对比4个分子亚型的临床数据发现,4个分子亚型在tumor site, tumor grade, 以及HPV status之间存在显著差异。其中口咽部肿瘤多为C3亚型,喉部肿瘤多为C3、C4亚型;C3亚型HPV阳性率显著高于其他亚型。

结果二:两种免疫微环境增强的分子亚型
 

1)比较每个亚型与其他亚型之间的差异上调免疫基因:在C1-4亚型中分别有57,402,377,39个上调基因,其中C2和C3有226个基因重叠。C2和C3亚型中有大量免疫基因上调,表明这两种亚型免疫增强。

2)比较每个亚型24种不同类型的免疫细胞的表达特征:大部分的免疫特征基因在C2和C3亚型中显著上调,这些上调特征基因包括先天免疫和适应性免疫的特征基因,且大多数免疫特征与淋巴细胞浸润呈正相关。因为认为C2和C3亚型为免疫增强的分子亚型。

结果三:C2和C3亚型特异性免疫细胞markers和免疫检查点分子信号的差异
 

特异性免疫细胞marker:T细胞, Tregs和NK细胞的表达在C2和C3亚型间无显著差异,C3亚型中B细胞、辅助性T细胞和中央记忆T细胞的表达显著高于C2亚型;而C2亚型的巨噬细胞、中性粒细胞、Th1细胞和未成熟树突细胞(iDC)表达显著高于C3亚型。

免疫检查点分子:大多数免疫检查点分子在C2和C3亚型显著上调,且C2和C3亚型免疫检查点分子的表达存在异同。例如:PD1 和CTLA4的表达在C2和C3亚型无差异,然而其相应的配体PD-L1/PD-L2和CD86/ CD80在C2亚型的表达相比C3亚型显著上调。

结果四:验证数据集
 

验证数据集的结果与TCGA数据集的分析结果高度一致

 

结果五:非免疫基质细胞信号(内皮细胞和成纤维细胞)和炎症趋化因子的表达模式
 

 

C2和C3亚型的非免疫基质信号的炎症趋化因子的表达有显著差异。
 


 

结果六:四种分子亚型的预后意义
 

 

四种分子亚型表现出显著不同的总生存和无复发生存率。在两种免疫增强的分子亚型中,C3亚型的预后较好,而C2亚型表现出预后不良的趋势

总结
 

总之,该文章利用整体免疫基因表达谱,在原发性晚期头颈部鳞状细胞癌中鉴定了两种免疫增强的分子亚型。这两种亚型在HPV状态、免疫特征、免疫检查点分子以及患者预后方面是不同的。这些肿瘤内免疫微环境的发现可能为晚期头颈部鳞状细胞癌的免疫治疗策略提供新的线索。

整个文章就到此结束了,纵观全文,可以看出这篇文章的整体分析思路是比较简单的,就是通过免疫基因的表达鉴定出不同的分子亚型,然后分析不同分子亚型的异同点。

 

文献来源

 

Cao B, Wang Q, Zhang H, Zhu G, Lang J. Two immune-enhanced molecular subtypes differ in inflammation, checkpoint signaling and outcome of advanced head and neck squamous cell carcinoma. Oncoimmunology. 2017;7(2):e1392427. Published 2017 Nov 6. doi:10.1080/2162402X.2017.1392427

 


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