2区6分SCI，两个多月接收，换个肿瘤可重复
大家好，今天要和大家分享的是2021年3月发表的一篇文章：“Additive Role of Immune System Infiltration and Angiogenesis in Uveal Melanoma Progression”。
葡萄膜黑色素瘤（UM）是一种发生在葡萄膜黑色素细胞中的恶性肿瘤，预后差，容易发生转移。在本项研究中，为了深入了解UM微环境在预后和转移进展方面的作用，作者使用生物信息学方法计算了免疫和基质浸润的基因表达各项评分，用于评估与预后的关联。结果表明，最高的免疫和基质评分与预后不良有关。具体而言，基质细胞（成纤维细胞和内皮细胞）、CD8+T细胞、自然杀伤(NK)细胞以及巨噬细胞M1和M2浸润与不良预后相关。在血管生成(Angio)和抗原呈递(AP)途径中均得分较高的UM样本显示预后不良。最后，富集分析表明，与高血管紧张素水平相关的肿瘤也激活了糖酵解或PI3K-AKT-MTOR等代谢途径。
发表杂志：Int J Mol Sci.
影响因子：5.9
研究背景
葡萄膜黑色素瘤(UM)是一种起源于葡萄膜黑色素细胞的恶性肿瘤，是眼部最常见的癌症之一，预后极差，在大多数情况下总生存期(OS)不到一年，多达50%的患者发生转移(M1)，主要在肝脏中。目前，转移性UM(MUM)没有有效的标准治疗方法。最近对来自不同临床试验的无进展生存期(PFS)和总生存期(OS)的荟萃分析表明，近年来进行的不同新疗法均未改善UM患者的预后，因此需要进一步研究。
免疫疗法对皮肤黑色素瘤(CM)显示出非凡的效果，使用抗程序性死亡配体1(PDL1)和抗细胞毒性T淋巴细胞抗原4(CTLA-4)检查点抑制剂的单克隆和联合疗法已经是CM的标准疗法。然而，这些结果并没有在UM中被重现。另外，UM的肿瘤突变负荷(TMB)较低，因此被认为是一种低抗原性的肿瘤。分析UM中的微卫星不稳定性(MSI)表明，与CM相比，在UM中没有发生MSI。通过对葡萄膜不同部位的全基因组测序分析表明，只有位于虹膜的肿瘤患者显示出高TMB。这种表型与紫外线辐射特征相关。此外，UM位于具有免疫抑制微环境的免疫器官中，受到血眼屏障的保护，并且没有阻止免疫细胞进入眼睛的淋巴管。
流程图
分析解读
数据收集与处理
①从cBioPortal下载来自TCGA-UM数据集的80个UM原发性肿瘤样本的基因表达、突变和临床数据。
②从GEO数据库下载使用微阵列分析的总共133个UM初级样本(GSE27831(n=29)、GSE22168(n=63)、GSE73652(n=13)、GSE84976(n=28)。
结果：
免疫微环境分析
①使用R包“ESTIMATE”预测样品的纯度，使用基因表达特征计算基质评分和免疫评分，然后两者结合产生ESTIMATE评分。
②R包“Immunedeconv”用于MCP-counter和Quantiseq方法推断细胞浸润。
③通过基因集变异分析(GSVA)对来自ConsensusTME的总共18个基因标记的列表进行富集分析。
④收集TCGA(UM)数据库突变数据，用于计算每个样本的肿瘤突变负荷(TMB)。
结果：基质和免疫细胞浸润与葡萄膜黑色素瘤(UM)的不良预后相关
①森林图显示了使用免疫和基质浸润评分进行的生存分析结果，水平条表示风险比(HR)的95%置信区间(CI)，无病生存时间进行单变量Cox分析。
下图A：基于ESTIMATE分数的HR
下图B：基于Immunophenoscore个人评分和聚合分数的HR
下图C：基于来自MCP-counter的免疫细胞浸润评分的HR
下图D：基于Quantiseq分析免疫浸润的HR
下图E：基于Consensus TME免疫浸润标记的HR
②葡萄膜黑色素瘤(UM)样本(n=200)中与抗原加工和呈递机制相关基因的Kaplan-Meier存活曲线。
下图A：tapasin-1（TAP-1）；B：TAP-2；C：beta-2-微球蛋白（B2M）；D：钙网蛋白（CALR）；E：人类白细胞抗原-A(HLA-A)；F：HLA-B；G：HLA-C；H：HLA-E；I：HLA-G；J：HLA-F。根据每个数据集中的中值将患者分为高组和低组，红色表示高表达红色，蓝色表示低表达。
血管生成和抗原提呈分析
①血管生成(Angio)和抗原呈递(AP)基因集是从分子特征数据库(MSigDB)的精选基因集集合中选择的。
②R包“GSVA”用于执行基因组变异分析，GSVA在不同的数据集上独立执行，并将生成的矩阵连接起来进行进一步分析。
③使用Spearman相关性检验对所有样本（复发性和非复发性）评估这两个评分之间的关联。对于每个分数，样本被分为“高”和“低”组，零值作为截止值。
④根据两个分数的组合将样品分为四组（High Angio-High AP；High Angio-Low AP；Low Angio-High AP；Low Angio-Low AP），用卡方检验评估四组之间的复发频率。
结果：血管生成和抗原呈递的组合导致预后不良
下图A：Angio和AP特征的相关图，按复发（浅灰色）和非复发（深灰色）状态着色。
下图B：条形图显示不同血管AP组合组中重复样本的频率。
下图C：来自Angio和AP分数组合的四组的Kaplan-Meier生存曲线。
下图D：使用Angio和AP分数对所有UM样本(n=213)进行分层聚类。
下图：箱线图显示了四个Angio-AP组合组的（T-cell inflammatory）细胞炎症特征(TIS)评分。
分层聚类和功能富集分析
①通过层次聚类对样本进行聚类，样本距离是通过R函数“dist”和欧几里德距离计算的。
②“hclust”函数使用“average”链接方法生成聚类。
③绘制热图和树状图以可视化分析。
④GSEA分析是使用R包“clusterProfiler”进行的，对T细胞炎症(TIS)特征对样品进行评分。
结果：代谢和酪氨酸激酶途径在预后不良的肿瘤中被激活
“High Angio-High AP”（n=45）与“Low Angio-Low AP”（n=16）表型内复发性肿瘤的功能分析。
下图A：来自GSEA分析的丰富标志的条形图，按NES排序并按p值着色。
下图B：“High Angio-High AP”表型中来自DEG的富集通路的点图，由调整后的p值着色。GeneRatio对应于来自DEG列表中基因组的基因频率。Count代表基因的总数。
小结
在这项研究中，作者使用公共基因表达数据进行生物信息学分析，以深入探讨UM原发性肿瘤的肿瘤微环境并评估其与预后的关联。结果表明，UM肿瘤中巨噬细胞、成纤维细胞和自然杀伤(NK)细胞的浸润与预后不良有关，而B细胞的浸润与良好的预后有关。HLA过度表达可以触发一种机制来逃避NK细胞介导的攻击。这种免疫抑制环境，加上高水平的基质活性和免疫检查点抑制，允许UM细胞传播和转移。新的治疗策略，例如将免疫检查点抑制剂（抗程序性死亡配体1（PDL1）或抗细胞毒性T淋巴细胞抗原4（CTLA4））与抗血管生成靶向治疗（抗血管内皮生长因子（VEGF））相结合可以改善患者的反应。