小编一直觉得单基因泛癌的文章进可攻(纯生信发文)退可守(补实验)。小编已经有不少客户发了单基因生信文章后,开始做实验进行深入研究,后续可以继续发文章写基金。比较老的客户已经成功拿到经费。
之前小编写过生信筛选的单基因如何补充实验
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研究背景:
癌症是世界范围内一个主要的公共卫生问题。研究表明,2022年约有321万人死于癌症。单一的癌症靶向研究限制了我们对癌症相关基因和特征的多面性的理解。因此,从宏观的“泛癌”视角进行研究,可能有助于揭示恶性肿瘤发生的潜在机制。C15orf48(也称为正常黏膜的食管特异性基因1蛋白[NMES1]和细胞色素C氧化酶在炎症过程中的调节剂[MOCCI])最初被发现在人类食管鳞状细胞癌中下调。C15orf48最近被确定为炎症反应相关基因;然而,关于其在肿瘤中的作用的信息有限。在本研究中,旨在阐明C15orf48在癌症中的作用和潜在的作用机制。
研究结果:
一、C15orf48泛癌表达
1、HPA和GTEx数据集的分析显示,C15orf48在结肠、小肠、食管和其他正常组织中表达较高(图1A)。
2、对HPA单细胞数据集和TISCH在线数据集的分析显示,C15orf48在巨噬细胞中显著过表达(图1B, C)。
3、C15orf48表达与免疫细胞聚类的相关性分析显示,C15orf48是单核细胞炎症反应的一部分,可信度为1(图1D)。
4、对癌细胞系的分析显示,C15orf48在特定癌症类型中高表达,如胰腺癌、肾癌和结直肠癌(图1E)。
5、综合TCGA和GTEx数据的分析显示,C15orf48在包括THCA在内的多种癌症中具有显著的高表达(图1F)。
6、这些结果通过泛癌C15orf48表达数据(平台:GPL570;HG-U133_Plus_2)从Gene Expression Omnibus (GEO)数据库中获得(图1G)。
二、C15orf48是胶质瘤的独立预后因素
1、泛癌预后分析显示,C15orf48与多种癌症的预后显著相关(图2A)。
2、C15orf48的高表达与低级别胶质瘤(LGGs)的总生存期(OS)、无进展生存期(PFS)、疾病特异性生存期(DSS)和无病间期(DFI)显著相关(图2B-E)。
3、根据生存曲线下面积分析所示,C15orf48高表达的胶质瘤患者死亡率明显较高,其1-、2-和3-y死亡预测面积(AUC)值为0.822,分别为0.801和0.804(图2F-H)。
4、使用CGGA数据库进一步验证(图2I-K)。
5、TCGA的单变量和多变量cox回归分析CGGA数据集显示C15orf48可作为胶质瘤的独立预后因素(表1,2)。
三、C15orf48的泛癌表观遗传变异
1、进一步探讨了C15orf48的甲基化水平,以确定其表观遗传调控。
2、如图3A所示,C15orf48在各种癌症组织和正常组织中表现出不同的甲基化水平。
3、C15orf48的体细胞突变主要为错义突变,整体C15orf48的体细胞突变率为<1%,其中直肠腺癌突变率最高(图3B)。
4、C15orf48在不同肿瘤中的CNV具有高度的异质性(图3C),其中同时分析了纯合和杂合的缺失和扩增。
5、预后分析显示,高甲基化水平的C15orf48与腺样囊性癌的短OS、PFS和DSS显著相关,而低甲基化水平的C15orf48与食管癌(ESCA)、肾透明细胞癌(KIRC)、急性髓系白血病、LGG和PRAD的不良预后显著相关(图3D)。
6、C15orf48基因缺失突变与KIRC、SARC、THCA预后不良显著相关,C15orf48基因扩增与LGG、子宫肌体子宫内膜癌预后不良显著相关(图3E)。
7、C15orf48的表达与ESCA、PAAD、LGG、SARC、THCA等中的TMB显著相关(图3F),与ESCA、PAAD、SARC、LGG等中的MSI显著相关(图3G)。
8、C15orf48标记基因与RNA修饰在不同癌症中表现出不同程度的相关性(图3H)。
四、C15orf48与泛癌ICI及免疫治疗反应的关系
1、在TGCT、GBM、THCA等几种癌症中,C15orf48与免疫细胞、基质细胞呈强正相关(图4A),与TGCT、THCA、KICH等肿瘤中的ICP呈强正相关(图4B)。
2、采用ssGSEA(图4C)、CIBERSORT、TIMER、EPIC、MCP-counter等几种算法评估C15orf48与泛癌ICI的相关性,结果显示C15orf48与THCA、KICH、TGCT等不同水平的ICI呈正相关。
3、免疫表型(Immunophenoscore, IPS)评价C15orf48高表达组和低表达组之间的免疫治疗反应,结果显示,C15orf48高表达组在接受PD-1、CTLA4和联合治疗后表现出较强的免疫原性(图4D)。
4、利用ROC Plotter数据库进一步评估了C15orf48对癌症治疗应答的预测作用,结果显示C15orf48在对化疗应答的BRCA患者中高表达,5年无复发生存期(RFS)的AUC值达到0.645。此外,接受紫杉烷治疗的患者,5-y RFS的AUC达到0.81(图4E)。
五、THCA中C15orf48的免疫学特征、功能及亚型分布
1、C15orf48与多种免疫调节剂之间存在很强的正相关(图5A)。
2、观察到C15orf48高表达组在大多数免疫周期步骤中具有更强的抗癌免疫状态,包括启动和激活、将免疫细胞运输到肿瘤、在肿瘤中ICI和杀死癌细胞(图5B)。
3、ICI水平分析显示,在大多数算法中,C15orf48与CD8+ T细胞、NK细胞、巨噬细胞浸润等5类ICI均呈正相关(图5C)。
4、表达丰度分析显示,C15orf48与这些浸润细胞的标记基因显著正相关(图5E),尤其是巨噬细胞(CD11B和CD45)(图5F)。
5、C15orf48在THCA中也与多个ICP呈强正相关(图5G)。
6、GSVA分析显示C15orf48与THCA中抗肿瘤细胞免疫应答、细胞因子产生、T细胞介导的免疫应答等多个免疫过程显著相关(图5D)。
7、利用蛋白质相互作用和基因表达数据探讨了C15orf48在THCA中的功能。C15orf48蛋白相互作用数据来自STRING数据库(图6A)。
8、差异基因表达分析发现THCA共有235个上调基因和89个下调基因(图6B)。
9、GO富集分析显示,差异表达基因(DEGs)主要富集在细胞粘附、跨膜运动和免疫相关活性中,而KEGG富集分析显示,差异表达基因富集在PI3K-Akt信号通路和细胞因子相互作用通路中(图6C)。
10、通路分析显示,C15orf48与炎症反应、凋亡、P53通路、铁下垂等呈显著正相关,与氮代谢呈显著负相关(图6E)。
11、因C15orf48与铁死亡的高度相关性,评估了C15orf48与从FerrDB数据库(http://www.zhounan.org/ferrdb/ current/)获得的484个铁死亡相关基因的相关性。结果显示,322个基因存在显著差异表达,其中68个基因与C15orf48显著正相关(驱动基因35个,标记基因2个,抑制基因31个)(图6D, F)。
12、ROC曲线显示C15orf48在PTC亚型中的表达特异性,AUC值为70.9%(图7A, B),提示C15orf48可能作为PTC亚型的潜在生物标志物。
13、与FTC相比,PTC亚型的免疫评分更高(图7C), ICI分析显示PTC组C15orf48与各种免疫细胞有显著相关性(图7D)。
14、PTC组C15orf48与ICP的相关性较高(图7E, F),因此与FTC组相比,PTC C15orf48高表达组从ICB (ICP阻断)治疗中获益更多(图7I)。
15、评估了两种亚型中C15orf48与铁坠病基因的相关性,发现PTC组中C15orf48与铁坠病的相关性相对较高(图7G, H)。
六、C15orf48对THCA细胞增殖、迁移及凋亡的影响
1、分析了CCLE数据,观察到C15orf48在BHT101细胞中表达最高(图8A)。
2、用两个siRNA敲除载体转染BHT101细胞,并进行RT-PCR和western blot分析。结果显示,与对照组相比,转染组的mRNA表达量和蛋白表达量较低,其中siRNA1的敲除效率较高(图8B, C),因此选择siRNA1进行后续实验。
3、转染siRNC和siRNA1后的CCK-8分析显示,敲除C15orf48 24 h后,细胞增殖能力明显降低(图8D)。
4、敲除C15orf48后,BHT101细胞的愈合和迁移能力明显减弱,分别通过细胞划痕和Transwell试验显示(图8E-F)。
5、细胞凋亡实验显示,C15orf48基因的下调显著提高了BHT101细胞的凋亡率(图8G, H)。
总结:
本研究结果表明,评估了C15orf48的泛癌表达水平,发现它在大多数肿瘤中显著上调,可能是由于它与炎症反应有关。C15orf48是一种潜在的肿瘤预后生物标志物和免疫治疗靶点,在THCA细胞的增殖、迁移和凋亡中起重要作用。