易学3+分套路：单基因与胶质瘤免疫治疗预后
IFI30 Is a Novel Immune-Related Target with Predicting Value of Prognosis and Treatment Response in GlioblastomaIFI30可预测胶质母细胞瘤的预后和治疗应答，是一种新的免疫相关靶点
一. 研究背景
胶质母细胞瘤的肿瘤微环境复杂，其中免疫细胞是肿瘤恶性程度的调节因子，而干扰素(IFN)是公认的调节免疫应答的重要家族，且IFN-α/β已广泛应用于恶性胶质瘤的治疗，而IFN-γ在GBM中可能起着不同的作用，作者基于此展开研究。
二. 分析流程
三. 结果解读
1. ISGs在胶质瘤中表达失调
作者首先挑选了20个经典的IFN-γ刺激基因(ISG)，探讨其在胶质瘤中的预后价值。
图1. (A,B)胶质瘤ISGs差异表达
A图：(数据来源：CGGA) 由RNA测序绘制出的ISGs表达水平的热图
B图：(数据来源：TCGA) 由RNA测序绘制出的ISGs表达水平的热图
作者将患者按生存期长短分为两组，并分析ISG的表达差异，发现短生存期分别有7个(CGGA)和9个(TCGA)ISG显著上调，其中有5个交叉基因(ISG20，IFI30，IFI44，IFITM2，IFITM3)，他们可能与胶质瘤的预后不良相关。
2. IFI30被认为是GBM中具有预后价值的最重要ISG基因
图1.(C,D) IFI30作为预后基因的研究
C图：(数据来源：CGGA RNA-seq) 不同基因高/低表达的对数秩生存分析森林图
D图：(数据来源：TCGA RNA-seq) 不同基因高/低表达的对数秩生存分析森林图
为了找出一个预后最稳定的ISG，作者对低级胶质瘤(LGG)和胶质母细胞瘤(GBM)进行对数秩生存分析，结果显示只有IFI30具有稳定的预后值。
【注：在补充图中，作者验证IFI30表达水平较高的患者总生存期较短。】
为了进一步评估IFI是否可作为独立预后因素，作者进行单因素和多因素cox回归分析(表1)，结果表明其可作为一个可靠的独立因素。
表1. 单因素和多因素Cox回归分析
3. IFI30的表达与GBM的恶性亚型相关
图2. IFI30在三个数据库及临床患者中的分布规律
A-C图：IFI30的表达与肿瘤分级的关系
D-F图：IFI30在不同亚型内的表达情况
G-I图：预测间充质亚型胶质瘤的ROC曲线
J图：不同级别胶质瘤的免疫组化分析
作者运用三种数据库分析(CGGA RNA-seq、TCGA RNA-seq、CGGA microarray)，发现IFI30的表达与WHO的评分呈正相关(图2A-C)，随后利用免疫组化进一步验证IFI30在胶质瘤的侵袭性亚型中优先表达，可能与胶质瘤的恶性程度有关(图2J)。
此外，作者还发现IFI30在IDH1野生型、MGMT启动子未甲基化以及间充质亚型的胶质瘤中表达更高(图2D-F)，而ROC曲线分析证实其可作为间充质亚型良好的预测因子(图2G-I)。
【注：IDH1突变和MGMT启动子甲基化是导致恶性肿瘤发生的两个主要因素，但IFI30表达反而降低，似乎与结论矛盾，因此作者随后探讨IFI30在其中的预测价值。】
4. IDH1和MGMT启动子状态对GBM中IFI30的预测价值的影响
图3. IFI30的生存分析曲线
A-L图：生存分析以揭示IFI30的预后价值与IDH1和MGMT启动子状态之间的关系。
在IDH1野生型患者中，IFI30低表达与高表达组均存在显著生存差异(TCGA RNA-seq除外)，而在IDH1突变患者中无统计学上差异；类似的，MGMT启动子甲基化患者中，IFI30低表达与高表达组均存在显著生存差异，而在MGMT启动子未甲基化的患者中无明显差异。
5. IFI30高表达的特异性体细胞突变和拷贝数改变
图4. IFI30与TCGA队列中不同基因组变异的相关性
A图：IFI30高/中/低表达的体细胞突变信息
B图：IFI30高/低表达的30组差异突变基因
在高表达组中，RB1中显示出高突变频率，而在低表达组中，IDH1、ATRX、PDGFRA和MROH2B突变频率更高。
C图：IFI30高/低表达的基因拷贝数变异总体水平
D图：IFI30高/低表达的基因拷贝数变异差异水平
高表达组存在5号、22号和X号染色体部分片段扩增和8号染色体部分片段缺失。虽然两组间1p和19q等重要染色体片段的拷贝数无显著差异，但IFI30高表达扩增的基因，如NRIP1和SSBP2，可能促进了胶质瘤恶性程度。
6. IFI30高表达导致GBM化疗耐药
接下来作者进行不同条件下的生存分析，以探究IFI30表达与治疗反应的关系。
图5. IFI30降低GBM的化疗敏感性
A图：接受化疗的GBM患者中，IFI30低表达组具有生存优势
B图：未接受化疗的GBM患者中，两组之间无统计学差异
C图：在IFI30低表达组中，接受化疗的患者存活时间更长
D图：在IFI30高表达组中，化疗的治疗效益不佳
E-F图：无论是否化疗，仅IFI低水平+MGMT启动子甲基化的患者相对于未甲基化组具有生存优势
G-H图：在MGMT启动子甲基化情况下，IFI低水平组化疗的治疗效益更佳
7. IFI30参与了GBM细胞的恶性表型和耐药性
图6. IFI30与GBM恶性表型及化疗反应相关
A图：在不同胶质瘤细胞株中IFI30 mRNA水平的柱状图
B图：不同浓度的IFN-γ诱导IFI30表达情况的柱状图
C图：qPCR验证两个siRNA的敲除效率
D图：细胞的侵袭和迁移实验
E图：不同浓度的TMZ对细胞的抑制作用
F图：(数据来源：CGGA RNA-seq) GSEA分析
G图：WB实验证实敲除IFI30基因降低了IL6和STAT6的表达
作者发现U87细胞株中IFI30 mRNA含量最高(图6A)，并在U87细胞株中验证了IFN-γ可显著诱导IFI30的过度表达(图6B)。随后构建siRNA并由qPCR验证(图6C)，并在体外细胞实验证实IFI30可促进细胞的侵袭和迁移(图6D)。
作者用不同浓度TMZ处理细胞以验证IFI30对细胞耐药性的作用(图6E)，并用GSEA研究IFI30介导的分子机制，发现IL6和STAT信号通路富集(图6F)，最后利用WB实验证实敲除IFI30可抑制IF6和STAT6的表达(图6G)，即IFI30可能通过促进IF6和STAT6表达，促进GBM化疗耐受性。
8. IFI30与白细胞介导的免疫反应增强以及免疫微环境相关
随后作者为了确定与IFI30高表达最相关的生物学过程，总结了一个IFI30相关基因群。
图7. 与IFI30相关的微环境分析和生物功能
A图：(数据来源：CGGA RNA-seq) 对IFI30相关基因的GO分析
分析表明这些基因在巨噬细胞分化和单核细胞迁移的调节中富集。
B图：(数据来源：CGGA RNA-seq) GSEA 分析验证IFI30生物学功能
高表达组的免疫应答和白细胞介导的免疫调节增强。
C图：IFI30与免疫相关基因簇的关系热图
由于IFI30与活化免疫应答相关，作者进一步研究了IFI30与各种刺激活性信号的相关性，发现其参与巨噬细胞活化、T细胞相关信号转导和抗原提呈细胞过程。
D图：(数据来源：CGGA) CIBERSORT算法证实IFI30与巨噬细胞相关
M0巨噬细胞在高表达组中显著富集。
E图：(数据来源：TCGA) CIBERSORT算法证实IFI30与巨噬细胞相关
M2巨噬细胞在高表达组中显著富集。
F图：免疫荧光法检验IFI30和CD163
CD163为M2巨噬细胞标记物，与IFI30协同定位和表达。
G图：(数据来源：CGGA) IFI30与免疫抑制检查点的关系图
IFI30与HAVCR2(也成为粘蛋白结构域3)高度相关。
这些结果表明IFI30在调节导致胶质瘤恶性进展的免疫微环境中起着关键作用。
作者通过TCGA、CCGA数据库，筛选出胶质瘤中差异表达的IFN-γ刺激基因，随后通过对数秩生存分析进一步挑选出预后稳定的IFI30，并研究其生物学功能，发现其可以增强免疫反应，影响肿瘤微环境，并与肿瘤恶性表型以及化疗耐药相关，是一个良好的预测变量，但IDH1突变或MGMT启动子未甲基化会导致其预测价值降低。