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透明细胞肾癌肿瘤突变负荷与免疫浸润的关系探

时间:2020-07-14 13:44来源:生信自学网 作者:刘鑫 点击:
TMB与生存结果、病理分期和肿瘤分级相关,低tmb和高tmb组基因表达谱的比较,识别hub tmb相关的免疫基因和突变体与免疫浸润的关系

透明细胞肾癌肿瘤突变负荷与免疫浸润的关系探讨

Exploration of the relationships between tumor mutation burden with immune infiltrates in clear cell renal cell carcinoma
基于不同的处理软件。我们利用“maftools”包可视化基于VCF格式的突变数据的结果。突变信息在瀑布图中展示了每个样本中每个基因的不同突变类型,在瀑布图的底部有标注的不同颜色代表了不同的突变类型(图1)
依据我们之前的文章所述,我们根据不同的分类类别对这些突变进行了进一步的分类,其中错义突变占绝大部分(图2A),单核苷酸多态性发生的频率高于插入或缺失(图2B), ccRCC中C>T是最常见的单核苷酸变异(SNV)(图2C)。同时,我们统计了每个样本中改变碱基的数量,并在ccRCC的箱线图中显示了不同颜色的突变类型(图2D,E)。最后,我们展示了ccRCC中比例排名前10位的突变基因,包括VHL(47%)、PBRM1(40%)、TTN(14%)、SETD2(12%)、BAP1(10%)、MTOR(7%)、DNAH9(5%)、MUC16(5%)、KDM5C(5%)和HMCN1(5%)(图2F)。突变基因间的重合和排他关系如图2G所示,其中绿色表示共现关系,红色表示互斥关系。同时,其他基因的突变频率由图S1中的Genecloud图显示。得到了539个ccRCC和72个正常样本的转录组图谱。530例ccRCC患者的临床资料见表1,患者平均年龄60.56±12.14岁,男性344人,女性186人。
TMB与生存结果、病理分期和肿瘤分级相关
我们计算了336例ccRCC每百万碱基的突变事件数量作为TMB,并进一步将患者分为高TMB和低TMB两组,使用中间TMB作为截止值的级别。与其他条件相反, 高 TMB 往往 会 促进 免疫 recognition and 导致 更好 的 prognosis, high-TMB group 患者 生存 的 结果 比 透露 , 在 lowTMB 组 的 生存率 较 P=0.035 (Figure 3 A).

TMB的预后及与危险临床特征的关系。(A)较高的TMB水平与较差的生存结果相关P = 0.035;(B,C) TMB水平越高,肿瘤分期越高;(D、E、F)差异无统计学意义AJCC-TNM分期观察。TMB,肿瘤突变负荷。此外,TMB水平越高,病理分期越晚期,P=0.044(图3B),肿瘤分级越高,P=0.004(图3C)。然而,没有观察到显著差异的关联具有AJCC-T, N, M级的TMB(图3D,E,F)。
 
低tmb和高tmb组基因表达谱的比较
热图显示,高tmb组基因的表达水平普遍低于低tmb组(图4A)。差异分析发现,维恩图中|褶皱变化| >1的共1265个DEGs, |褶皱变化| >2的共65个DEGs,然后我们进行了GO的富集分析,这些DEGs主要参与中性粒细胞介导的免疫、中性粒细胞激活等免疫相关
识别hub tmb相关的免疫基因和突变体与免疫浸润的关系
采用R脚本进行批量生存分析,筛选出与生存高度相关的6个预后中枢免疫基因。IL20B表达水平升高,
CRP和DNASE1与较差的生存结果呈正相关,而KIT、MAL和PLCG2的表达水平与预后呈负相关(图5)。更重要的是,我们进一步评估了这些hub基因突变与ccRCC微环境中免疫浸润的潜在关系。电脑及相关知识在签名野生型的样本中,hub基因携带的不同形式的突变通常可以抑制免疫浸润,包括CD8+,T细胞,中性粒细胞,树突状细胞,巨噬细胞,CD4+,T细胞和B细胞(图6)。



低tmb和高tmb样本基因表达谱的比较。(A) heatmap图显示前60个DEGs;
(B)鉴定与tmb有关的免疫基因;(C) GO结果显示这些基因参与了免疫相关通路;
(D)此外,GSEA显示了最多的与tmb相关的串扰,包括MAPK信号通路、Wnt信号通路、癌症通路以及FDR <0.25的钙相关串扰。差异表达基因;TMB,肿瘤突变负荷。
ccRCC TMBPI的构建与评估
基于以上免疫特征的改变导致免疫浸润降低和预后不良的分析,我们想评估6个TMBrelated hub特征的预测准确性。我们在R studio中通过归并功能从530个与竞争临床信息匹配的ccRCC中提取转录组数据。基于多变量Cox回归模型,构建TMBPI为:PI = (0.042086 CRP + 0.347889 DNASE1 + 0.118190 IL20RB 0.027266 KIT 0.007359 MAL 0.256051 PLCG2)。然后计算每个ccRCC患者的TMBPI值,将其分为高(n=265)和低(n=265)两组,取中位cutoff值绘制3年OS预测的ROC曲线,以AUC =0.666评估预测精度(图8B)。同时,Kaplan-Meier图显示,与低TMBPI患者相比,高TMBPI患者的生存结果更差,值得进一步大样本验证。

6个hub tmb相关的签名突变体与免疫细胞浸润的关系。(A,B,C,D,E,F) 6个tmb相关基因突变给予免疫细胞低浸润水平。TMB,肿瘤突变负荷。



低tmb和高tmb组22个重要免疫部分的比较。(A)在barplot中显示了每个样本中以不同颜色表示的特异性22个免疫组分。(B) Wilcoxon秩和检验显示CD8+浸润水平,高tmb组T细胞、CD4+记忆静息T细胞、M1、M2巨噬细胞、树突静息细胞均低于低tmb组。TMB,肿瘤突变负荷。


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