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生物医学资讯
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导语
GUIDE ╲
甲状腺癌的局部复发和转移会导致死亡，但它的发病率一直很高，而甲状腺乳头状癌(PTC)的发病机制尚不明确。
背景介绍
今天小编给大家介绍的一篇基于TCGA和GTEx数据库挖掘与THCA预后显著相关的基因ASF1B，并且分析其在各种癌症中的表达与预后、肿瘤免疫微环境、免疫新抗原、免疫检查点、DNA修复基因和甲基转移酶的相关性的研究，这篇文章于2021年发表在《Frontiers in Oncology》期刊上，影响因子6.244，题目为:Comprehensive Pan-Cancer Analysis and the Regulatory Mechanism of ASF1B, a Gene Associated With Thyroid Cancer Prognosis in the Tumor Micro-Environment.
数据介绍
TCGA:33种癌症基因表达数据和临床信息
GTEx:对应的正常样本表达谱
共计10201例肿瘤样本，16571例对照样本
结果解析
01
THCA中差异表达基因的筛选结果
通过对R包Limma进行分析，共获得3331个上调基因和5695个下调基因。经|log2(FC)|>2筛选，得到P<0.05，获得160个上调基因和496个下调基因(图1A)。由于差异基因数量较多，用差异变化最大的前50个上调和下调的基因分别显示为热图(图1B)。接下来，对差异上调的基因进行KEGG通路分析，这些基因共参与了20条主要富集于铁死亡的通路(图1C)。对差异上调基因的GO富集分析显示，它们主要富集于参与免疫反应的中性粒细胞脱颗粒和中性粒细胞激活中(图1D)。
图1
02
THCA中预后相关基因的筛选
对THCA中的基因进行单因素COX分析，得到960个与无病生存预后相关的基因，具有统计学意义的前20个基因如图2A所示。将656个差异表达基因与前205个预后相关基因相交，得到7个关键基因(图2B)。通过这7个基因的生存曲线，得到了风险因素最高的基因：ASF1B，并被选择用于后续的相关研究(图2C-F)。
图2
03
ASF1B在THCA和其他癌症中的表达
首先，观察ASF1B在THCA中的表达，结果显示ASF1B在癌组织中的表达水平较高(图3A)，THCA不同阶段ASF1B的表达如图3B所示。其次，整合GTEx数据库中正常组织的数据和TCGA肿瘤组织的数据，分析27例肿瘤中ASF1B表达的差异。结果显示，除TGCT外，ASF1B在所有26例肿瘤中均有高表达(图3C)。
图3
04
THCA和其他癌症中ASF1B表达的预后分析
首先，通过使用单因素生存分析分别计算33个TCGA肿瘤中 ASF1B 表达与总生存和无病生存的关联。如图4A所示，ASF1B 表达显着影响 ACC、CESC、HNSC、KICH、KIRC、KIRP、LAML、LGG、LIHC、LUAD、MESO、PAAD、PRAD、STAD、THYM 和 UVM 的总体存活率。 图4C结果表明，除了 CESC、STAD 和 THYM，高ASF1B表达与患者预后不良有关。ASF1B表达与无病生存的相关性如图 4B、D 所示，结果表明在 KIRP、LIHC、LUSC、PAAD、SARC 中，ASF1B 高表达患者的无病生存时间显著低于低 ASF1B 表达患者和 THCA。这些结果表明 ASF1B 可能是 THCA 和其他癌症的潜在预后预测因子。
图4
05
各种癌症中ASF1B与肿瘤免疫浸润和肿瘤微环境的相关性
免疫浸润分析表明，ASF1B表达与不同类型肿瘤的免疫浸润水平相关。特别是，在 THCA、KIRC、LGG 和 LIHC 中，ASF1B 表达与B细胞、CD4+ T细胞、CD8+ T 细胞、中性粒细胞、巨噬细胞和树突状细胞的浸润水平显著正相关（图5A-D） .通过对单个肿瘤样本进行免疫评分和基质评分的R包，如图5E所示，ASF1B 表达与免疫评分显着相关的前三个肿瘤是 BRCA、LUSC, 和 STAD。
图5
06
ASF1B表达与免疫检查点与免疫新抗原的关系
收集40多个常见的免疫检查点基因，分析ASF1B表达与免疫检查点基因表达的关系。结果如图6a所示。在多种肿瘤如HNSC、KIRC和LIHC中，ASF1B的表达与多个免疫检查点基因的表达水平呈正相关。提示在这些肿瘤中，ASF1B可能通过调节特异性免疫检查点基因的表达水平来调节肿瘤的免疫模式。图6B显示了ASF1B的表达与新抗原数量之间的关系。结果发现，ASF1B在LUAD、BRCA、UCEC、STAD、PRAD、LGG中，ASF1B的表达与新抗原的数量呈显著正相关。
图6
07
ASF1B表达与DNA修复基因与甲基转移酶表达的关系
如图7A所示，在除CHOL、LAML、UCS和UVM外的所有癌症中，ASF1B的表达与DNA修复基因均呈显著正相关。DNA甲基化可引起染色结构、DNA构象、DNA稳定性和DNA-蛋白质相互作用的改变，从而控制基因表达。如图7B所示，我们发现除CHOL和UCS外，所有癌症物种中ASF1B的表达均与甲基转移酶呈显著正相关。提示ASF1B可能通过调节表观遗传状态间接影响癌症的发展和进展。
图7
08
泛癌中ASF1B高、低表达的GSEA分析
GSEA富集分析显示，ASF1B参与了许多癌症代谢物和癌症免疫信号通路的调控。图8A显示了与ASF1B高表达最显著相关的三个KEGG信号通路，其中ASF1B高表达在细胞周期、嘧啶代谢和卵母细胞减数分裂相关通路中显著富集。图8B显示了与ASF1B高表达最显著相关的三个标志通路，其中ASF1B信号系统MTORC1高表达、E2F靶通路和G2M检查点相关通路均呈阳性。
图8
小编总结
作者从甲状腺癌出发，筛选到可作为THCA预后的标志物ASF1B，再将其推广到泛癌水平，分析其与免疫细胞浸润水平和肿瘤微环境相关，通过中断细胞周期、干扰DNA错配修复、促进DNA甲基化等方式影响癌症的发展。从而通过生物信息学手段筛选到靶点基因，若能够加入实验验证部分还能让研究更上一层楼！
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