7+纯生信肿瘤预后模型，约吗？
导语
今天跟大家分享的是2020年9月发表在Mol Ther Nucleic Acids杂志（IF=7.032）上的一篇文章：”Comprehensive Analysis of the PD-L1 and Immune Infiltrates of m6A RNA Methylation Regulators in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma”。在文章中作者建立了基于m6A甲基化的聚类亚型和风险模型，并通过外部数据集验证，发现风险评分与HNSCC患者的免疫细胞浸润水平显着相关，为HNSCC免疫疗法策略提供新的观点。
Comprehensive Analysis of the PD-L1 and Immune Infiltrates of m6A RNA Methylation Regulators in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma
头颈部鳞状细胞癌中PD-L1和m6A甲基化调节基因的免疫浸润综合分析
一、研究背景
头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）是人类第六大最常见的恶性肿瘤，超过50％的HNSCC确诊患者时处于晚期。m6A甲基化的表观遗传修饰通过调节相关癌基因或抑癌基因的mRNA表达水平来影响肿瘤的发展。PD-1是一种重要的免疫抑制分子，与程序性死亡配体结合，抑制T细胞活化。肿瘤中m6A甲基化水平主要取决于m6A甲基化调节因子的表达。当前尚未在HNSCC中分析m6A甲基化调节因子的预后作用，因此，通过探讨m6A甲基化的聚类亚型和风险模型对于HNSCC的预后预测价值，有助于HNSCC的治疗管理。
二、结果解读
1、HNSCC中m6A甲基化基因表达上调
为评估HNSCC进展中m6A调节因子的生物学功能，作者在TCGA数据库下载了HNSCC及对应癌旁组织的表达谱数据集，并分析m6A调节基因的表达差异。结果表明，在HNSCC和正常组织中m6A调节基因的表达水平上调明显。
图1 TCGA队列中HNSCC中m6A甲基化调节基因表达上调
2、不同分组的临床病理特征和生存差异性
根据m6A调节子的表达水平，通过一致性聚类将499例HNSCC患者被分为两个亚型，分别为cluster1（m6A相关基因表达上调）和cluster2（m6A相关基因表达下调）。结果显示，cluster2的免疫评分高于cluster1，且总体生存期和无病生存期均比cluster1的生存期更长。使用主成分分析方法进一步分析了两种亚型之间的基因表达模式，两种亚型能较好的区分。
图2 HNSCC不同分组的临床病理特征和生存差异
3、PD-L1与m 6 A RNA聚类亚型的关联分析
我们评估了两种亚型的差异表达以及PD-L1与m6A甲基化调控基因之间的关系。结果表示，与正常邻近组织相比，HNSCC组织中PD-L1的表达水平上调。此外，PD-L1在cluster2中的表达水平明显高于在cluster1中的表达水平。在TCGA队列中，PD-L1的表达与METTL3，RBM15，WTAP，HNRNPC，YTHDC2和YTHDF3的表达水平显着正相关，而与KIAA1429，YTHDF1和FTO的表达水平则显着负相关。
图3 PD-L1与m6A甲基化调节基因之间的关系
4、基于m6A相关基因的HNSCC亚型分类的免疫细胞浸润分析
两个亚组之间的免疫评分具有显著差异，免疫评分较高的cluster2的预后要好于cluster1的。两个亚组之间22种免疫细胞类型的比例也不同。Cluster1显示出较高的CD4原始T细胞，CD4记忆T细胞和嗜酸性粒细胞的浸润水平。为阐明导致两个亚组之间免疫微环境之间差异的调控机制，作者进行了基因集富集分析，结果表明，PI3K/AKT/mTOR信号通路可能与cluster1 / 2的免疫微环境差异有关。
图4 两个亚型之间的免疫细胞浸润情况
作者进一步基于“Erasers”FTO和ALKBH5进行了聚类，生存分析结果表明cluster1比cluster2有更长的生存期，进一步证实了m6A相关基因对HNSCC肿瘤微环境具有显著影响。
图5 去甲基化酶聚类相关亚型之间生存和免疫细胞浸润的差异
5、m6A甲基化基因预后模型的构建和验证
作者将499例患者按7：3的比例随机分为TCGA训练队列（351例）和验证队列（148例），低风险组的OS显著高于高风险组的OS。七个m6A调节剂的标记物对HNSCC患者的预后具有良好的区分性能。这些结果表明，基于七个风险特征风险模型可以准确预测HNSCC患者的预后。
图6 m6A甲基化调节因子预后模型的构建和验证
6、HNSCC肿瘤分期、免疫评分和风险评分之间的关系
热图结果显示，风险评分随着肿瘤分期的增加而增加。此外，与低免疫评分组相比，高免疫评分组的风险评分较低。这些结果表明，HNSCC患者的风险评分与聚类亚型、肿瘤分期以及免疫评分显着相关。
图7 不同组临床病理特征和免疫评分相关的预后风险评分
研究进一步通过GEO（GSE65858）外部数据集来探讨模型的稳定性。结果表明，高风险组患者预后较差（p =0.0025），且ROC曲线均在0.85以上。此外，低风险组患者的免疫评分亦较高。
图8 外部数据集验证m6A调节基因风险模型
高风险和低风险组的放疗患者的生存期均较未接受放疗者要长，但是高风险组患者接受放疗的获益更多。在高风险组中，接受放疗的患者比未接受放射治疗的患者具有更长的生存期，因此，高风险组患者比低风险组患者更有可能对放疗收益。
图9 HNSCC患者风险评分和放疗之间的关系
7、m6A调节基因风险评分与免疫细胞浸润的关系
作者分析了六种免疫细胞类型的风险评分与浸润水平之间的关系，结果显示，风险评分与B细胞，CD4 + T细胞和CD8 + T细胞的浸润水平存在显着的负相关性，而风险评分与中性粒细胞，巨噬细胞和树突状细胞的浸润水平呈显著正相关。
图10 免疫细胞与风险评分的相关性
基于TIMER数据库，作者进一步分析了m6A调节因子的体细胞拷贝数变异对免疫细胞浸润的影响，结果显示，m6A调节基因相关的CNV（包括臂水平缺失和臂水平增益）显著影响HNSCC中B细胞，CD4 + T细胞，CD8 + T细胞，嗜中性粒细胞，巨噬细胞和树突状细胞的浸润水平。
图11 m6A调节因子相关遗传改变对免疫细胞浸润的影响
三、小结：
本研究全面地评估了m6A调节基因在HNSCC的预后价值，通过共识聚类确定了两种HNSCC亚型，并基于七个m6A相关基因构建了预后模型，发现风险评分与HNSCC患者的免疫细胞浸润水平显着相关。该研究证明了HNSCC中m6A相关基因的表达调控模式，预后价值以及对免疫微环境的影响，为改善HNSCC对免疫治疗的反应提供了新观点。本团队在预后模型构建方面具有较强的理论和实战经验，优先选取2个以上外部数据集用于模型验证，并联合多组学数据描述预后模型影响肿瘤进展的潜在机制。对7+模型有想法的小伙伴欢迎咨询。
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