肿瘤预后生信分析！

早！今天小编和大家分享一篇发表在Front. Immunol杂志的文章《Comprehensive analysis of a novel signature incorporating lipid metabolism and immune-related genes for assessing prognosis and immune landscape in lung adenocarcinoma》作者综合分析一种结合脂质代谢和免疫相关基因的新特征，用于评估肺腺癌的预后和免疫景观。对于预后模型分析有意向的，可以与我们联系，方法适用于其他类型疾病。

背景：

随着代谢和抗肿瘤免疫之间的相互作用机制不断被揭示，本研究目的是构建一种整合脂质代谢和免疫的预后风险模型。

研究结果：

脂质代谢相关差异表达基因的鉴定

共有247个脂质代谢相关的DEGs被鉴定到。GO注释中的生物学过程和分子功能表明，这些基因在脂质定位、脂质转运和脂质代谢相关受体结合方面显著富集，细胞成分主要位于富含脂质的细胞膜上。进一步无监督共识聚类分析，LUAD患者被分为两类，两类之间的总生存期差异显著。为研究与生存差异相关的潜在原因，基于xCell、quanTIseq和MCP计数器算法估计了不同脂质代谢模式下LUAD组织中的免疫细胞浸润。结果显示，不同细胞簇间的免疫浸润程度存在明显差异，尤其是在T细胞亚群、B细胞、巨噬细胞和粒细胞中。

构建包含免疫和脂质代谢相关差异表达基因的预后风险模型

鉴定得到247个与脂质代谢相关的DEGs和188个与免疫相关的DEGs。通过单变量Cox、LASSO回归分析，选择PSMC1、LGR4、ADM、TYMS和GJB3作为预后基因。与低危组相比，高危组中LUAD患者的死亡比例明显较高。为评估预后风险模型的预测准确性，绘制并比较具有时间依赖性的ROC曲线和Kaplan-Meier曲线。结果显示，在TCGA队列中，1年、3年、5年和10年总生存率的ROC曲线下面积（AUC）分别为0.69、0.72、0.74和0.74。Kaplan-Meier分析证实，低危组LUAD患者的总生存期明显长于高危组。

两个基因（ADRB2和P2RX1）是预后保护因素（HR < 1），而其他八个基因为危险因素（HR>1）。表达矩阵显示，两个保护基因的表达水平彼此之间呈显著正相关，而与其他8个风险基因的表达水平呈负相关。为进一步验证LUAD患者中预后基因的表达模式，比较HPA数据库中提供的免疫组化染色确定的蛋白表达谱。结果表明，与正常组织相比，7个风险基因（TYMS、ADM、LGR4、PSMC1、F2RL1、SLC2A1和MIF）在LUAD组织中过表达。

为进一步证实预后风险模型的可靠性，筛选5个GEO数据集，并纳入外部验证队列。计算每个GEO数据集的风险评分，并根据风险评分的中位数截止值将LUAD患者分为高危组和低危组。5个验证数据集的生存分析均显示，高危组的LUAD患者的总生存期明显低于低危组。

LUAD患者的预后特征与临床特征的相关性分析

为了解该预后模型的临床相关性和预后价值，绘制生存曲线以评估参与该预测签名的每个基因的预后价值。通过log-rank检验，ADM、F2RL1、GJB3、LGR4、MIF、PSMC1、SLC2A1、TYMS高表达组患者的总生存率较低表达组患者差（p < 0.05）。相比之下，ADRB2和P2RX1高表达的LUAD患者的总生存期明显长于低表达组（p < 0.05），基于临床特征的亚组分析显示，不同病理分期(p < 0.05)，T期(T2和T3 vs T1，p < 0.05)，M阶段(M1 vs M0，p < 0.05)，N阶段(N1和N2 vs N0，p < 0.05)的风险评分是显著不同的。

为进一步探讨预后特征的预测价值，根据不同的临床特征对高、低危组的LUAD患者进行亚组分析。与训练集结果一致，LUAD患者在高危组中生存较差。临床特征的生存率均低于低风险组。此外，时间依赖的ROC曲线显示，不同年龄的患者在1年、3年和5年时具有相当的预测能力。此外，它在预测早期疾病患者的生存率方面表现更好。

LUAD患者生存预测列线图的构建与评价

建立一个包含独立因素的列线图来预测1年、3年和5年的总生存率。进一步对列线图模型的性能分析表明c指数为0.726，校准曲线与理想对角线拟合良好。这些发现表明，该模型具有很好的鉴别能力。决策曲线分析还表明，与TNM分期或预后特征相比，列线图模型在预测LUAD患者的1年、3年和5年总生存期方面具有更好的性能。

基于预后风险模型的突变分析

瀑布图用于显示高危组和低危组中体细胞突变的类型和频率。这些数据表明，高危组的肿瘤突变负担的总体水平明显高于低危组。此外，还与之相比较低危组是最常见的突变基因，TP53和TTN，在高危组中发生突变的频率明显更高。其他8个LUAD突变的基因（MUC16、CSMD3、RYR2、LRP1B、ZFHX4、USH2A、KRAS和XIRP2）也表现出不同程度的增加趋势。

功能富集分析

为深入了解生存差异的潜在机制，进行基因集富集分析（GSEA）。结果显示，脂质代谢相关途径，包括醚脂质代谢和甘油磷脂代谢，主要富集于低危组。此外，免疫相关通路，包括细胞周期、主要组织相容性复合体（MHC）II类抗原呈递、toll样受体和自然杀伤细胞介导的细胞毒性，主要富集在高危组中。

基于预后特征的免疫浸润分析

进一步研究风险评分与浸润的免疫细胞之间的相关性。结果显示，风险评分与B细胞（r= -0.431，p < 0.001）、CD+ 4 T细胞（r = -0.196，p < 0.001）和CD+ 8 T细胞（r = -0.093，p = 0.037）呈负相关。与低风险组相比，高危组的IPS评分明显较低，TIDE评分、功能障碍评分和排除评分明显较高（p < 0.001），提示免疫检查点封锁治疗的疗效较差。高危组的DNAss和RNAss也显著升高（p < 0.05）。此外，观察到风险评分和免疫评分（r = -0.297，p < 0.001），微环境评分（r = -0.354，p < 0.001），基质评分（r = -0.319，p < 0.001），这些发现与分数的比较值在不同的风险组（p < 0.001）。

此外，我们还采用ssGSEA算法来评估不同风险组之间免疫状态的差异。在免疫细胞类型分析中，低风险组的LUAD患者肿瘤微环境中活跃树突细胞（aDCs）、B细胞、未成熟树突细胞（iDCs）、肥大细胞、中性粒细胞、T辅助细胞和肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）的浸润较高。相比之下，低危组的自然杀伤细胞浸润相对较低（p < 0.05）。此外，在高危组中，抗原呈递细胞（APC）共抑制、MHC I类和副炎症水平显著升高。相反，在T细胞共刺激功能和II型干扰素反应中检测到相反的趋势。

下调PSMC1可抑制肺腺癌细胞的增殖和迁移

为探讨PSMC1是否对LUAD细胞的功能有影响。首先，通过RT-qPCR验证了siRNA的敲除效率。CCK-8实验显示，下调PSMC1抑制了细胞增殖。