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基因突变也会影响肿瘤微环境?!

 生物_医药_科研 2019-09-01

摘要

近年来,子宫内膜癌的发病率和死亡率不断上升。CA125(基因符号 MUC16)是众所周知的子宫内膜癌诊断和预后血清标志物。高血清 CA125水平与不良预后相关。MUC16是子宫内膜癌中最常见的突变基因之一。然而,MUC16 突变与子宫内膜癌患者预后和疾病进展之间的潜在关系和潜在机制仍不清楚。在本研究中,我们分析了TCGA数据库中的全外显子测序数据、RNA测序数据和患者的临床信息,并证明 MUC16 突变状态是子宫内膜癌患者的独立预后因素。体细胞MUC16突变患者总生存时间延长。MUC16突变促进了患者的抗肿瘤免疫反应。细胞毒性免疫细胞介导的通路在MUC16 突变的子宫内膜癌样本中富集。NK 细胞中NO2 依赖的IL 12通路和T细胞毒性细胞表面分子两条通路的升高与MUC16突变率较高和患者预后显著相关。

研究结果

图1

图1:MUC16在子宫内膜癌中经常发生突变。通过使用 mutect2突变检测算法,对TCGA-UCEC项目中 530 例子宫内膜癌样本的外显子组测序数据进行分析。

(A)基于变异类型的突变数量。

(B)基于变异分类的突变数量。

(C)前十大突变基因的 OncoPlot。上面的条形图表示每个患者的基因突变数量,而右边的条形图显示每个基因的基因突变数量。突变类型作为注释添加到底部。注释为 Multi_Hit 的变异体是指在同一样本中发生一次以上突变的基因。

(D)基于单核苷酸变异 (SNV) 类的 MUC16 基因突变数。

(E)MUC16 基因突变的饼图出现在所示的外显子中。

(F)MUC16 基因的棒棒糖图。结构域标记氨基酸轴。突变类型作为注释添加到底部。

(G)所有患者、突变MUC16患者和野生型 MUC16 患者的突变数量。采用非配对双尾 Student t检验比较数据。条形代表平均值和 SEM。

图2

图2:MUC16 突变状态、组织学分级和临床分期是子宫内膜癌患者的独立预后因素。 

(A) 基于临床分期分类的子宫内膜癌患者的 Kaplan-Meier 曲线和 Log-rank 检验。

(B)根据组织学分级对子宫内膜癌患者进行 Kaplan-Meier 曲线和 Log-rank 检验。

(C)基于 MUC16 突变状态分类的子宫内膜癌患者的 Kaplan-Meier 曲线和对数秩检验。

图3

图3:突变的MUC16参与子宫内膜癌患者的抗肿瘤免疫反应。158例突变型MUC16肿瘤样本和 366 例野生型 MUC16 肿瘤样本之间全局基因表达谱的基因集富集分析 (GSEA)。分析中使用GO术语注释的基因集。 

  • NES:标准化富集评分

  • P:标称 P 值

  • FDR:错误发现率

MUC16 突变患者富集了代表免疫应答 (A)、淋巴细胞活化 (B)、白细胞活化 (C)、适应性免疫应答 (D)、趋化因子介导的信号通路 (E) 和细胞对 IFN-γ 的应答 (F) 的基因集。

图4

图4:MUC16 突变参与细胞毒性免疫细胞介导的抗肿瘤反应。 

(A)-(C) 使用规范路径的GSEA,它是注释的路径,主要来自BIOCARTA、KEGG和 REACTOME数据库,作为分析中的基因集。NES,标准化富集评分;P = 标称 P 值;FDR = 错误发现率。 

(A)在 MUC16 突变的患者中,一组代表参与淋巴和非淋巴样细胞之间免疫调节相互作用的基因被富集。

(B)一组代表参与CD3和 TCRζ 链磷酸化的基因在 MUC16突变患者中富集。

(C)NK细胞中代表NO2依赖性 IL-12 通路的一组基因在 MUC16 突变患者中富集。

(D)突变型和野生型 MUC16 子宫内膜癌样本之间差异表达基因 (DEGs) 的火山图。红点代表上调基因,蓝点代表下调基因。

(E)通过DAVID数据库对差异表达基因进行 BIOCARTA通路分析。跨越阈值线的蓝条(P < 0.05) 代表突变和野生型MUC16子宫内膜癌样本之间显著变化的通路。

图5

图5:NK 细胞中 NO2 依赖的 IL 12通路和T细胞毒性细胞表面分子两条通路的层次聚类分析。 

(A)和(C)无监督的欧几里德距离的层次聚类和表达矩阵的 ward 链接,这些表达矩阵来自NK细胞 (A) 中 NO2 依赖的 IL 12 通路的17个基因和 524 个样本(其中 158 个有 MUC16 突变状态)中 T 细胞毒性细胞表面分子 (C) 的12个基因。行表示基因的同一性,列表示患者的同一性。每个肿瘤的 MUC16 突变状态在每列正上方显示。ClusterⅠ在这两条通路中表现出较高的基因表达,ClusterⅡ表现出较低的表达水平。

(B)(A) 中无监督分层聚类所得聚类的Kaplan-Meier 曲线。

(D)(C) 中无监督分层聚类所得聚类的Kaplan-Meier 曲线。

图6

图6:MUC16 突变增强子宫内膜癌微环境中细胞毒性 T 淋巴细胞的浸润和抗肿瘤免疫。 

(A) 突变型和野生型 MUC16 患者之间的肿瘤样本转录组免疫分析 数据表示为平均值±SEM,并通过非配对双尾 Student t 检验进行比较。

(B)用欧几里德距离和 ward linkage 对 524 个样本的T细胞标签中 16 个基因和CD8 + T细胞标签中 36 个基因的表达矩阵进行无监督分层聚类。行表示基因的同一性,列表示患者的同一性。每个肿瘤的 MUC16 突变状态在每列正上方显示。Cluster I 在这两个标签中表现出较高的基因表达,Cluster II 表现出较低的表达水平。

(C)(B) 中无监督分层聚类所得聚类的 Kaplan-Meier 曲线。

总结

在MUC16突变患者的肿瘤微环境中观察到细胞毒性T淋巴细胞水平升高,而非NK 细胞浸润。T细胞和CD8 + T细胞分子标志物的高表达与MUC16突变率较高和患者预后较好相关。这些发现可能对潜在的子宫内膜癌免疫治疗方法提供更深入的认识。

DOI:10.1080/2162402X.2018.1487914

参考文献

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[4].Hattrup CL, Gendler SJ. Structure and function of the cell surface (tethered) mucins. Annu Rev Physiol. 2008;70:431–457. doi:10.1146/annurev.physiol.70.113006.100659. PMID: 17850209.

END

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