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今天和大家分享的是2020年10月份发表在International Immunopharmacology杂志上的一篇文章(IF=3.9)“BICC1 as a novel prognostic biomarker in gastric cancer correlating with immune infiltrates”。文章中作者使用TIMER、TCGA和GEO数据库共同分析了胃癌中BICC1 mRNA的表达,通过基因组富集分析(GSEA)鉴定了与BICC1表达有关的信号通路,证明BICC1可能是GC中潜在的预后生物标志物,并与免疫浸润相关。

BICC1 as a novel prognostic biomarker in gastric cancer correlating with immune infiltrates

BICC1作为免疫浸润相关新型胃癌预后生物标志物

一、研究背景

胃癌(GC)占所有癌症死亡的8.2%,胃癌患者的预后很差。基因异常表达与胃癌患者的肿瘤发生及预后密切相关。BicC家族RNA结合蛋白1 (BICC1)编码是一种RNA结合蛋白,可通过调节蛋白翻译来调控基因表达。BICC1在调节脊椎动物胚胎发生中发挥重要作用,特别是在肾脏中。许多研究表明BICC1可以调节增殖和凋亡等生物学过程。BICC1被发现与胰腺发育中的免疫细胞浸润有关,BICC1可与表皮生长因子受体形成融合基因,可能对肿瘤转化有重要影响。然而,关于BICC1与肿瘤之间的关系的证据有限,而且BICC1在胃癌中的作用仍不清楚。

二、结果解读

1 通过TIMER数据库分析TCGA

首先,通过TIMER数据库分析TCGA RNA-seq数据评估了BICC1在不同人类肿瘤中的转录水平,发现胃癌组织中BICC1 mRNA表达明显高于正常胃组织。此外,BICC1也发现胆管癌的组织中高度表达(胆固醇),在头颈癌(HNSC)、膀胱尿路上皮癌(BLCA)显著降低,肾透明细胞癌(KIRC)、乳腺癌(BRCA),肾嫌色细胞癌 (KICH),黑素瘤(SKCM),甲状腺癌(THCA),肺鳞状细胞癌(LUSC),子宫内膜样癌(UCEC)的发病率均高于对照组织。这些结果表明BICC1在多发性肿瘤中异常表达。作者进一步使用TCGA和GEO数据评估了胃癌中BICC1的表达水平,发现胃癌组织中的BICC1 mRNA表达水平均显著高于正常胃组织。总的来说,这些结果表明BICC1在胃癌组织中的表达高于正常胃癌组织。

图1.胃癌(GC)中BICC1的表达水平上调


2  BICC1与GC患者临床病理特征的关系

通过UCSC Xena工具,利用TCGA数据研究胃癌患者的年龄、性别、分级、TNM分期、浸润深度、淋巴结转移、远处转移和生命状态等临床病理特征与BICC1 mRNA表达的关系。根据BICC1 mRNA水平的中位数,159例患者被划分为高表达,159例患者被划分为低表达。如表1所示,在胃癌患者中,BICC1表达与胃癌分级(P= 0.002)、TNM分期(P= 0.033)、侵袭深度(P= 0.001)、生命状态(P= 0.009)显著相关。BICC1表达与年龄(P= 0.278)、性别(P= 0.644)、淋巴结转移(P= 0.419)、远处转移(P= 0.377)等临床病理因素无显著相关性。

表1.在胃癌患者中BICC1表达水平与临床病理变量的关系


3 BICC1是胃癌中独立的不良预后因素

通过利用GEPIA和TCGA数据库以及Kaplan-Meier plotter数据库和GEO数据库共同分析BICC1在胃癌中的表达的预后价值。如图2所示,在TCGA数据(HR = 1.60, P= 0.0041)和GEO数据(HR = 1.89, P= 2.7e−13)中,较高的BICC1表达与较短的总生存期显著相关。

图2.高表达的BICC1与胃癌患者的生存期相关性


此外,单变量Cox生存分析显示年龄,性别, TNM分期,淋巴结转移和BICC1表达是重要的参数,影响GC患者的生存时间(表2)。多变量Cox生存分析显示,年龄和BICC1表达在GC患者中属于危险的独立预测指标。这表明BICC1是一个不良预后因素和独立预后标志物。

表2.Cox回归模型对胃癌患者预后因素进行单因素分析


4 GSEA鉴定GC中BICC1相关信号通路

为了探索BICC1在胃癌发生中的潜在分子功能,在BICC1低表达和高表达的样本之间进行GSEA预测BICC1相关信号通路。共有153 178信号通路调节,通过设置阈值NOM P < 0.05,FDR< 0.1,NES > 1.7结果有23个信号通路显著富集 (表3)。

表3.高表达BICC1导致GSEA通路上调


显著调节方面丰富高BICC1组参与细胞粘附和肿瘤发生“ECM-受体互动”,“粘着斑”、“粘附结”,“细胞粘附分子”,“缝隙连接”、“MAPK信号通路”和“mTOR信号通路”,而与免疫和炎症反应相关的术语包括“内吞作用”、“FCγR介导的吞噬作用”、“白细胞穿过内皮细胞迁移”和“tgf -信号通路”。富集结果如下:

图3.高表达BICC1的样品富集GSEA通路


5 GC中与BICC1共表达基因分析

为了进一步研究BICC1在胃癌发生中的可能作用,利用cBioPortal和TCGA数据库进行数据挖掘,筛选出与BICC1正向共表达的基因。选择与BICC1相关的前六个显著基因。作者进一步在TIMER中验证了BICC1与这些基因的相关性。结果显示,BICC1与FBN1、DDR2、CDH11 PLXDC2、KIRREL 、COL8A1 显著相关。

图4.GC中BICC1的共表达基因


此外,除了DDR2外,其他BICC1相关基因在GC中显著上调。作者分析发现与BICC1共表达的基因包括FBN1、DDR2、CDH11、PLXDC2、KIRREL和COL8A1,均与胃癌的肿瘤分期相关。此外,在胃癌患者中,BICC1相关基因的高表达与较差的总生存率显著相关。可能是BICC1及其共表达基因共同参与了胃癌的发生,导致胃癌患者较差的生存期。

6 胃癌中BICC1及其共表达基因

与肿瘤浸润免疫细胞显著相关

作者利用TIMER数据库探讨了BICC1表达与胃癌中免疫细胞浸润之间的关系。结果表明,BICC1表达与免疫细胞浸润水平呈正相关,不同的水平渗透免疫细胞类型,包括CD4 + T细胞,中性粒细胞和树突细胞,并强烈与巨噬细胞相关。分析BICC1共表达的基因与浸润免疫细胞之间的关系。我们发现BICC1相关基因FBN1、DDR2、CDH11、PLXDC2、KIRREL和COL8A1也与一组免疫细胞,特别是巨噬细胞显著相关。FBN1表达与巨噬细胞、树突状细胞、CD4+ T细胞、中性粒细胞。DDR2表达与巨噬细胞、树突状细胞、CD4+ T细胞和中性粒细胞。CDH11表达与巨噬细胞、树突状细胞、CD4+ T细胞和中性粒细胞显著相关。此外,PLXDC2表达与浸润免疫细胞的水平显著相关,包括巨噬细胞,树突细胞、中性粒细胞、CD4 + T细胞和CD8 + T细胞。KIRREL表达与巨噬细胞、CD4+ T细胞和树突状细胞显著相关。

图5.BICC1及其共表达基因与胃癌免疫浸润水平


COL8A1表达与巨噬细胞、树突状细胞、CD4+ T细胞、中性粒细胞显著正相关。综上所述,BICC1及其共表达基因可能通过影响免疫细胞,特别是巨噬细胞,参与了肿瘤微环境中的免疫应答。CIBERSORT分析表明,BICC1表达式与肿瘤-过滤相关免疫细胞,包括M2巨噬细胞,调节性T细胞,抑制肥大细胞,激活记忆CD4 + T细胞,抑制NK细胞,激活树突状细胞,和卵泡辅助T细胞(P = 0.016)。总的来说,BICC1在GC及其相关基因与肿瘤浸润相关免疫细胞显著相关。

图6.在线分析TCGA-STAD数据集LM22-Signature矩阵


7 BICC1与M2巨噬细胞极化显著相关

之前的分析发现BICC1之间有很强的正相关和浸润的巨噬细胞,CIBERSORT分析也进一步表明,M2巨噬细胞显著调节BICC1高表达组,而M1巨噬细胞显示无显著变化,这表明BICC1可能影响M2巨噬细胞的极化。为了进一步证实BICC1与不同巨噬细胞亚型之间的相关性,作者利用TIMER数据库研究了BICC1与M1、M2巨噬细胞标记物以及GC中的TAMs的相关性。结果表明,M1巨噬细胞标记如PTGS2和BICC1表达高度相关,而M2巨噬细胞的基因标记,如CD163, MRC1, MS4A4A有很强的相关性,TAM CD86,CCL2 ,IL10等标记中度相关。

图7.胃癌中BICC1表达与巨噬细胞极化的相关性


这些结果表明BICC1可能在M2巨噬细胞极化和巨噬细胞向肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)分化中具有潜在的调节作用。上述结果表明,高BICC1可能促进M2巨噬细胞极化并向TAM分化,从而促进胃癌的发生。

三、小结

本研究作者利用测序数据集分析BICC1在胃癌中的表达,以及BICC1表达与临床病理特征、预后的相关性。通过GSEA和TCGA数据揭示了BICC1可能的分子功能,ICC1的高表达与浸润免疫细胞水平及促进巨噬细胞向TAMs分化密切相关。BICC1在胃癌肿瘤免疫中的潜在作用及其预后价值,BICC1可作为胃癌的预后标志物和治疗靶点。

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