不知道怎么去研究分子分型？这篇文章详细告诉你

Analysis of immune-related signatures of lung adenocarcinoma identified two distinct subtypes：implications for immune checkpoint blockade therapy

肺腺癌免疫相关特征分析鉴定了两种不同亚型：对免疫检查点阻断治疗有意义

一.研究背景

免疫检查点阻断（ICB）治疗已经彻底改变了人类癌症的治疗方法，包括肺腺癌（LUAD）。但是，人们对于LUAD免疫亚型及其与免疫检查点抑制剂临床反应的关系的了解仍然不完整。作者进行了TCGA-LUAD的分子亚型分析和关联分析，并在9个独立的验证队列中验证了在TCGA队列中的发现。

二.分析流程

三.结果解读

1.鉴定具有预后意义的LUAD亚型

作者从 TCGA中筛选到2995个免疫相关基因，其中433个基因与TCGA-LUAD队列中的总体存活率显著关联。

  • 作者通过一致性聚类分析，鉴定了2个不同的LUAD亚型（图1A和S1）。

  • KM分析结果显示，这2个亚型的生存率显著不同，分别称为高风险和低风险亚型（图1B）。

  • 在调整了年龄、性别、分期和吸烟状况之后，仍然具有统计学意义（图1C）。

图1.通过一致性聚类确定TCGA队列中LUAD的高风险和低风险亚型

图S1.聚类分析热图

为了验证TCGA-LUAD队列中的发现，作者对上述433个免疫相关基因进行了一致性聚类分析，并在另外来自GEO数据集的9个独立的LUAD队列中进行了生存分析。

  • 分析表明，在这9个验证数据集中也发现了在TCGA-LUAD队列中识别出的这2种不同的亚型，且高风险组OS较差。

图2.在GEO收集到的9个验证队列中，LUAD的高风险和低风险亚型的K-M分析

2.识别出的LUAD亚型的预测性ICB反应

作者接着使用TIDE算法来预测免疫治疗疗效。

  • 图3A：在TCGA-LUAD队列中，与低风险亚型相比，高风险亚型的TIDE评分显著降低；

  • 图3B：在调整了年龄、性别、阶段和吸烟状况后，差异仍然具有统计学意义；

  • 图3C：使用单变量分析在9个独立队列中验证了这种关联。

这些发现表明：根据TIDE评分指标，高危亚型患者可能对ICB治疗更为敏感。

图3. LUAD高危亚型与LUAD低危亚型的TIDE评分分布

3.LUAD两个亚型之间PD-L1表达和TMB的差异

图4A：在TCGA-LUAD中，高危组的PD-L1表达明显高于低危组。

图4B：在9个验证队列中的7个中也观察到一致的关联（2个队列缺失PD-L1探针）。

图4C：TCGA-LUAD样本中高危亚型患者的TMB显著高于低危组。

图4D：调整DNA损伤修复相关的基因的突变等因素，例如POLE，BRCA1 / 2和TP53，高风险亚型与TMB之间的关联仍然具有统计学意义。

图4E：此外，高风险亚型具有显著更高的非同义突变负荷。

图2.PD-L1表达和TMB的分布及其与LUAD高/低风险亚型的关系

4.高风险亚型的功能表征

图5A：与低风险亚型相比，与细胞周期有关的信号通路在高风险亚型中显著富集。

图5B：在高风险亚型中，参与细胞周期检查点的分子标记显著上调（G1 / S检查点中的CCND1，CCNE1，CDK2，CDK4和CDK6，以及G2 / M检查点中的CCNA2和CDK1）。

图5.LUAD高/低风险亚型的功能注释

5.SMGs与LUAD亚型相关的突变模式

作者使用MutSigCV算法来识别显著突变的基因（称为SMGs）。作者在TCGA-LUAD队列中鉴定出了23个SMGs（图S2）。

图S2.TCGA-LUAD队列鉴定的SMGs

图6：综合突变类型、临床特征等，发现TP53，NAV3，COL11A1，KEAP1和SMARCA4（图中加粗黑色）在高风险亚型中突变频率显著增加。

图6.TCGA-LUAD样本中按高/低风险亚型分层的SMG的突变态势

小结

通过分析来自TCGA-LUAD队列502个样本和9个来自GEO的独立验证队列的2,300个LUAD样本，作者发现了2种LUAD预后亚型。高危亚型的TIDE评分明显较低，而PD-L1表达和TMB较高，免疫检查点阻断疗法可能对LUAD患者的高风险亚型有效。而功能注释发现，高风险组的特征在于激活的细胞周期信号。此外，TP53，NAV3，COL11A1，KEAP1和SMARCA4突变在高风险亚型中更常见。这项研究也有两个局限性。一个是在研究中使用的基因表达数据来自不同的平台，这种差异可能会在分析程序中引入偏差。还有一个是缺乏内部验证集。

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