文献实操 | 基于TCGA数据库免疫基因表达谱构建免疫亚组

启帆

精读

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2018年宫颈癌占所有癌症相关死亡病例的3.3%。在20～39岁年龄组，宫颈癌是女性因癌症死亡的第2大原因。80%～90%的宫颈癌为鳞状细胞癌，宫颈鳞状细胞癌主要治疗方法为手术、放疗和化疗。

目前对晚期、转移和复发宫颈癌的治疗效果仍不理想。几乎所有宫颈鳞状细胞癌都与人乳头瘤病毒(humanpapillomavirus,HPV)感染有关，人体免疫系统与HPV之间的相互作用在宫颈鳞状细胞癌的发生发展中扮演着重要角色。

随着免疫检查点抑制剂的应用，癌症免疫疗法已成为宫颈癌治疗的新选择。然而，临床试验显示，只有10%～25%的患者对免疫治疗有客观反应。因此，需要通过使用分子生物标志物组合识别获益最大的患者，并找出适宜的治疗方法。

本研究中基于美国肿瘤基因组图谱(the Cancer GenomeAtlas，TCGA)下载的宫颈鳞状细胞癌转录本及临床数据，根据免疫基因表达情况，将宫颈癌病例分为高免疫、中等免疫和低免疫3个亚组，并确定每种亚组的分子特征及与生存的相关性，以期为宫颈鳞状细胞癌患者免疫治疗提供指导。

方法

作者在TCGA 数据库共下载253例宫颈鳞状细胞癌及3例癌旁正常组织的mRNA表达谱及临床数据。

根据单样本基因集富集分析(ssGSEA)得分情况，将宫颈鳞状细胞癌分为高免疫组、中等免疫组及低免疫组3个免疫亚组。

采用Kolmogorov-Smirnov检验分析各免疫亚组肿瘤微环境和免疫细胞亚群比例，运用单因素方差分析比较各组人类白细胞抗原(HLA)相关基因及程序性死亡配体1(PD-L1)基因表达情况，采用Log rank 检验及多因素Cox回归分析进行生存分析。

对免疫亚组做基因富集分析，确定基因本体论(GO)及京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集区域。

结果

图1示，高免疫组、中等免疫组和低免疫组29个免疫特征ssGSEA评分及层次聚类情况。

表1示，各免疫亚组年龄、化疗情况、放疗情况、临床分期和组织分级等临床病理资料差异无统计学意义，均P＞0.05。

表2表示，3个免疫亚组随着免疫活性的增高，免疫评分“x”=144.87)、基质评分（x=116.127）及总评分(x'=37.941)增加，而肿瘤纯净度(x'=116.127)下降，均P＜0.001。各免疫亚组内两两比较差异有统计学意义，均P<0.001。

表3表示，19个HLA相关基因在高免疫组、中等免疫组及低免疫组中表达均值差异有统计学意义，均P<0.001。3组两两比较差异有统计学意义，均P＜0.001。

讨论

宫颈鳞状细胞癌是具有异质性的肿瘤，在肿瘤微环境如缺氧、治疗反应、转移风险和基因表达，代谢和基因突变，免疫治疗反应等方面均存在异质性。不同亚群具有不同分子表达谱，从而对治疗反应不同。对不同子类的准确识别有助于深入了解疾病和指导个体化治疗。

TCGA是由美国国家癌症研究所及美国国家人类基因组研究所，对人类肿瘤基因组进行大规模基因组测序得到的癌症基因组谱的综合“图谱”。对这些公开数据进行挖掘，寻找癌症相关的新的分子生物学标志物及治疗靶点已成为当前研究热点。虽然已有研究在基因组图谱的基础上确定了宫颈鳞状细胞癌亚型，但基于免疫特征对宫颈鳞状细胞癌分类的研究很少。

高免疫组表现出较高免疫活性和抗肿瘤活性，PDL1基因表达水平较高，基因GO和KEGG通路主要富集于免疫相关通路，且具有较好的生存预后。

参考该免疫分组，可以为宫颈鳞状细胞癌患者选择个体化治疗方案提供指导。但由于免疫分组数据来源于TCGA数据库，数据结果难免受各实验室测序技术及质量的影响，因此该模型对临床的指导价值需要进一步临床试验证实。