大家好，今天要和大家分享的是2021年8月发表的一篇文章：“Pan-Cancer Analysis of Prognostic and Immune Infiltrates for CXCs”。 CXCs是调节炎症和肿瘤转移的重要基因。在本项研究中，作者首先利用多个数据集对CXCs进行了全面的生物信息学分析，包括该基因在泛癌中的表达、预后、免疫浸润、遗传变化和功能分析。随后借助Amadis数据库中的网络分析工具研究肠道菌群对CXCs表达的调控，发现CXCL8和具核梭杆菌（F.nucleatum）和人类疾病（包括炎症性肠病和结肠癌）之间可能存在关联。为了验证这种关联，作者使用氧化偶氮甲烷(AOM)/葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎相关癌症(CAC)小鼠模型验证肠道细菌失调会影响CXC表达。总之，本研究阐明了CXCs在癌症中的功能，并为乳腺癌(BRCA)、结肠癌(COAD)和胰腺癌(PDAC)的预后和免疫浸润提供了新的见解，表明肠道菌群可能通过CXCs影响疾病进展。
发表杂志：Cancers(Basel).
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影响因子：6.631
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研究背景
肿瘤转移是与癌症预后不良相关的重要因素，主要取决于肿瘤微环境。肿瘤微环境是一个由肿瘤细胞、淋巴细胞、癌症相关成纤维细胞和其他细胞组成的复杂系统，这些细胞分泌细胞因子，包括CXC，可促进肿瘤细胞的生长和肿瘤血管生成，并有助于肿瘤转移。CXC趋化因子（C对应于半胱氨酸，X表示任何氨基酸）是趋化因子的一个亚家族。一般来说，血管生成活性通常被ELR阳性趋化因子增强，而被ELR阴性趋化因子抑制。ELR+CXC趋化因子包括CXCL1-3、CXCL5-8和CXCL17，ELR趋化因子包括CXCL4、CXCL9-14和CXCL16。最新研究表明，CXC趋化因子可能成为评估肿瘤预后的潜在生物标志物，并可能成为新的治疗靶点。
分析解读：
CXCs在泛癌中的表达
①分析CXC在多种癌症组织与相应正常组织中的差异表达水平。
②分析乳腺癌、结肠癌和胰腺癌单细胞测序数据集中16个基因的亚群分布。
结果：
下图：CXCs在20种不同癌症中的转录表达
下表：CXCs在Oncomine数据集中的差异表达。
下图：分析BRCA、COAD和PDAC细胞亚群中CXCL10(A)和16(B)的表达水平。
CXCs在3种癌症中的mRNA和蛋白表达
①比较CXCs在3种癌症组织与正常组织中mRNA的表达。
②分析不同细胞亚群中CXCs表达与分期的关系。
③通过免疫组化实验(IHC)检查CXCL蛋白水平。
结果：
下图：BRCA(A)、COAD(B)和PDAC(C)组织和正常组织中个体CXC表达的箱线图。
下图：BRCA(A,B)、COAD(C,D)和PDAC(E,F)患者CXC表达与肿瘤分期的相关性。
下图：BRCA、COAD和PDAC患者中CXCL8和10的IHC分析。
CXCs在3种癌症中的预后价值
①分析CXC mRNA水平与BRCA患者生存时间之间的关联。
②分析CXC mRNA水平与COAD和PDAC患者生存率之间的关联。
结果：
下图：BRCA(A)、COAD(B)和PDAC(C)患者中CXCs mRNA水平的预后价值。
预测转录因子(TF)调节CXC
①使用数据库来识别可能的TFs以及CXCs和TF之间的调节关系。
结果：
下图A：在TRRUST数据库中搜索的TF和调节关系。
下图B：在KnockTF数据库中搜索的TF和相应的基因。
下图C：TRRUST数据库和KnockTF数据库识别基因的交集。
下表：CXC的关键转录因子。
下表：在TRRUST数据库中搜索的TF和调节关系。
下表：在KnockTF数据库中搜索的TF和调节的基因。
CAC中F.nucleatum对CXCL8和10的调节
①构建CXCs、CXCRs、肠道菌群和人类疾病的相互作用网络。
②GSE90944验证CXCL8和10与TF的相关性。
③实验验证（体内/体外）。
结果：
下图A：CXCs、CXCRs、肠道菌群和人类疾病的网络分析。
下图B：CXCL8和TF在GSE90944中的表达。
结果：CXCL8和10与TF的相关性。
下图A-D：CXCL8与CEBPB、FOSB、JUN和NFE2L2呈显著正相关关系。
下图E-F：CXCL8与HDAC2和SFPQ呈显著负相关关系。
下图G：CXCL10与IRF1和IRF7呈显著负相关关系。
结果：miRNA的表达以及可能与CXCL8和10结合的miRNA。
下图A-B：显著差异miRNA的火山图和热图。
下图C：差异miRNA和可能结合miRNA与CXCL8和10的维恩图。
下表：与CXCL8结合的miRNA下调，与CXCL10结合的miRNA上调。
实验验证
①细菌培养和小鼠饲养。
②蛋白质印迹（Western Blot）、酶联免疫吸附试验(ELISA)和免疫组织化学(IHC)。
结果：
下图A：实验时间表。
下图B：结肠段部分的H&E染色图像。
下图C-D：疾病活动指数(DAI)和(D)体重在13周内的变化。
下图E：F.n处理和PBS处理的小鼠的结肠长度和肿瘤数量。
下图F-G：结肠组织H&E染色的代表性图像。
下图H：通过ELISA评估血清CXCL10水平。
下图I-L：WB显示F.n治疗小鼠结肠组织中CXCL8和10蛋白质水平增加。
CXCs在3种癌症中的遗传改变和共表达分析
①TCGA数据集分析CXC的遗传变化。
结果：
下图A-B：CXC基因在乳腺癌中的表达和突变分析。
下图C：BRCA中不同表达的CXC的相关热图。
下图D：COAD中不同表达的CXC的相关热图。
下图E：PDAC中不同表达的CXC的相关热图。
CXC相互作用蛋白及其功能和途径分析
①分析了50种与CXC相互作用的蛋白质。
②通过GO和KEGG富集分析CXC及其50种相互作用蛋白的功能。
③分析和可视化每个细胞亚组中炎症反应信号通路的富集分数。
结果：
下图A：差异表达的CXC和50种相互作用蛋白质的PPI网络。
下图B-D：GO功能分析预测CXC及其50种相互作用蛋白的三个主要功能，即生物过程、细胞成分和分子功能。
下图E：CXC及其50种相互作用蛋白的KEGG通路分析。
下图：可视化炎症反应的GSEA通路富集评分(TISCH)。BRCA(A)、COAD(B)和PDAC(C)患者的富集分析。
CXC****和****免疫细胞浸润
①探索CXC的特定功能。
②分析3种癌症中每种CXC与肿瘤纯度、B细胞、CD8+T细胞、CD4+T细胞、巨噬细胞、中性粒细胞和树突细胞之间的相关性。
③分析CXCL9、10和13在3种癌症的每个亚组中的分布。
结果：BRCA、COAD和PDAC中差异表达的CXC和免疫细胞浸润的相关性和分布。CXCL9、10和13的表达与BRCA(A,D)、COAD(B,E)和PDAC(C,F)中肿瘤浸润免疫细胞丰度之间的关联。
小结：在本项研究中，作者系统地分析了CXCs在多种肿瘤中的表达和预后价值，并对肿瘤分子和CXCs生物学特征的异质性和复杂性进行了全面评估。研究结果表明，CXCs是多种肿瘤的潜在治疗靶点，是提高癌症患者生存率和预后准确性的潜在预后标志物，它们可能通过参与肠道菌群引起恶性疾病。另外，本研究还指出某些CXCs的高表达可作为分子标志物来识别高危人群中的肿瘤患者。这是首次提出肠道菌群可能通过影响CXCs的转录变化来影响疾病的理论，为进一步研究提供了方向。
