6+单基因纯生信（2020年8月发表）
导语
今天和大家分享的是2020年8月份发表在Genomics杂志上的一篇文章（IF=6.205)，“Prognostic significance of ARL9 and its methylation in low-grade glioma”。文章中作者首先探讨LGG组织和正常组织中ARL9 mRNA的差异表达，分析了TCGA-LGG数据集中ARL9表达与DNA甲基化之间的相关性，并验证了ARL9的预后价值。最后，通过基因富集分析探讨了ARL9的生物学过程，为ARL9作为LGG的潜在靶点提供可能。
Prognostic significance of ARL9 and its methylation in low-grade glioma
ARL9及其甲基化在低级别胶质瘤中的预后价值
一、研究背景
低级别胶质瘤（LGG）是发生在大脑中最常见的原发性恶性肿瘤，并且LGG在肿瘤生物学行为方面表现出极大的内在异质性，一些LGG患者的病情进展缓慢，而另一些LGG患者则可能迅速发展为高度恶性胶质母细胞瘤（GBM）。因此，迫切需要找到一种新型的生物标志物来预测LGG患者的预后。ARL9是一种新型的GTP结合蛋白，在真核生物中非常保守且无处不在。作为ARF家族的新成员，ARL9在神经胶质瘤中的临床和预后意义仍然未知，并且其在LGG中的功能作用尚未得到证实。
二、结果解读
1TCGA中ARL9表达和甲基化的临床和预后价值
作者首先利用GEPIA分析了TCGA的518个LGG组织和GTEx项目的207个正常样品的RNA测序数据，发现ARL9 mRNA在LGG组织中低表达，而在正常组织中高表达， ARL9表达与ARL9 DNA甲基化之间存在强烈的负相关。
图1 ARL9在LGG组织和正常组织中的表达和甲基化
Kaplan-Meier图表明所选CpG位点的高甲基化水平不仅与更好的OS相关，而且也有更好的PFS。根据ARL9表达或ARL9甲基化的中值将LGG患者分为低或高亚组，通过卡方检验来研究ARL9表达以及ARL9甲基化与临床症状的关系。结果显示，ARL9的表达与年龄，组织学类型，癌症家族史，分子亚型，放射疗法，生活状况密切相关。同样，ARL9甲基化水平受性别，组织学类型，分子亚型，放疗，生活状况和ARL9表达的影响。
图2 LGG患者中低和高ARL9-DNA CpG位点的Kaplan-Meier曲线
根据WHO等级，IDH1突变和组织学类型进一步进行亚组分析。WHO III级和星形细胞瘤的LGG患者中，低ARL9表达与良好OS的相关。亚组分析显示，在WHO II级，IDH1-wt，IDH1突变和星形细胞瘤的LGG患者中，低ARL9表达与较好的PFS相关。
表1 TCGA中ARL9 mRNA表达、甲基化与临床病理特征关系
2 CGGA中ARL9表达的临床和预后意义
作者通过非参数检验来比较各年龄组，年龄，性别，癌症类型，WHO等级，1p19q编码和IDH1突变的人群中ARL9 mRNA表达的差异。结果表明，ARL9 mRNA表达与WHO分级，1p19q codeletion和IDH1突变等一系列重要的临床参数密切相关。
图3 CGGA数据库LGG患者ARL9 mRNA表达与临床指标关系
在CGGA数据库中，作者并未发现ARL9 mRNA表达与年龄，性别和癌症类型之间存在关联，但ARL9表达与预后相关，低表达ARL9 的LGG患者有更长的OS。
3 在两个独立的数据库中验证ARL9的预后价值
为验证ARL9的预后意义，作者分析了来自伦勃朗数据集的139名LGG患者的微阵列数据和来自Gravendeel数据集的109例LGG患者的RNA-seq数据。采用Kaplan–Meier分析研究了LGG患者中低ARL9与OS之间的关系，并且在REMBRANDT数据集和Gravendeel数据集，低ARL9有更好的OS。根据WHO等级对Kaplan–Meier曲线进行亚组分析，观察到在两个数据集中，WHO III患者的低ARL9与高OS显着相关。
4 ARL9表达的荟萃分析和预测性能
1367例LGG患者中，ARL9低表达与OS的合并HR为95% CI为0.57（0.49-0.67），在4个数据集中没有观察到明显的异质性。因此，我们可以得出一个较为准确的结论，ARL9的低表达是LGG患者良好OS的有力预测指标，ROC曲线分析用于确定ARL9表达对OS的预测价值，结果表明， ARL9表达可以较好预测1年，3年和5年生存率。
图4 来自四个数据集的LGG患者中低ARL9表达与较好OS的关系
5 ARL9与免疫细胞和PD-L1的关系
作者使用TIMER数据库研究了ARL9表达与LGG中14个免疫细胞标记的相关性。如图5所示，调整肿瘤纯度后， ARL9与T细胞，CD8+ T细胞，大部分B细胞免疫标记显着相关。此外，ARL9与PD-1和PD-L1呈正相关。
图5 ARL9表达与LGG中14个免疫细胞标记的相关性
6 神经胶质瘤中与ARL9相关的信号通路
通过GO分析ARL9在神经胶质瘤中的功能。结果表明，ARL9参与细胞外结构组织，细胞外基质组织，骨骼系统发育，神经胶质发生，成骨细胞分化和神经胶质细胞分化等途径。值得注意的是，ARL9与神经胶质发生和神经胶质细胞分化有关，ARL9的异常表达可能导致神经胶质瘤的发生和发展。
图6 胶质瘤中与ARL9相关的生物学途径
三、小结
作者通过生物信息学分析探讨了ARL9的表达，甲基化，预后和免疫浸润之间的关系，利用三个神经胶质瘤数据库验证了ARL9在LGG中的预后作用，这为ARL9在LGG肿瘤免疫学中的潜在作用提供了新见解。针对单个基因的研究，还可以添加诸如基因表达与药物敏感性、肿瘤突变全景图的关系以及单基因调控网络等相关内容，或者简单加点实验验证，做功能研究等，感兴趣的小伙伴欢迎咨询。