9+小类1区杂志,肿瘤分型结合微生物研究,打开新世界的大门!

影响因子:9.043

研究概述:

卵巢癌(OV)是三种最常见的妇科恶性肿瘤之一,死亡率最高。最近的研究表明,OV中存在肿瘤内细菌。然而,肿瘤内微生物是否与肿瘤微环境(TME)有关,OV的预后仍然未知。本实验选取TCGA中373名OV患者的RNA测序数据以及临床和生存数据,根据功能基因表达特征(Fges)分为两种亚型。作者评估了肿瘤内微生物与OV预后之间的联系,并探索了肿瘤免疫与肿瘤内微生物分类群和功能之间的关系,发现富含免疫力和缺乏免疫力的TMEs之间的微生物群分布不同。肿瘤内微生物群是OV生存预后的一个独立预测因素。综合分析和细胞实验表明,肿瘤免疫与微生物密切相关。

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研究结果:

基于Fges的两种卵巢癌免疫亚型具有不同的TME特征

根据OV的分子特征可以聚集成两个不同的TME,称为免疫缺陷亚型(clust1)和免疫富集亚型(clust2)。(图1A)

差异分析显示,基线临床指标clust1和clust2之间没有显著差异(表1)。clust2患者的基质和免疫评分更高,肿瘤纯度较低(图1B),存在高比例的CD8 T细胞、活化的CD41记忆T细胞、M1型巨噬细胞(M1)、调节性T细胞、静息树突状细胞和静息肥大细胞(M0型巨噬细胞较少)(图1C),更高的肿瘤突变负担(TMB)和更多的新抗原,即体细胞非同义编码单核苷酸变体、免疫原突变和潜在的新抗原肽(图1D),以及更高的T细胞受体(TCR)和B细胞受体(BCR)多样性(图1E)。根据GO和KEGG富集分析,与免疫激活、调节和免疫异常引起的疾病相关的途径中,差异表达的基因(DEG)显著丰富(图1F和G)。

此外,生存率分析表明,clust2患者的总体生存率(OS)、无进展生存率(PFS)、疾病特异性生存率(DSS)和无疾病间隔(DFI)预后更好(图1H)。

不同的TME亚型表现出不同的肿瘤内微生物群特征

作者总共确定了30个门,包括6个古菌和24个细菌,其中Protebacteria是最丰富的门,假单胞菌是最丰富的属(图2A和B)。

β多样性分析表明,clust1和clust2的肿瘤内微生物分布不同(图3A),β多样性在clust1中个体之间差异更大(图3B)。基于LEfSe分析,58个物种被浓缩为主要来自假单胞菌的clust1,而11个物种被浓缩为clust2(图3C)。差异物种与Fges密切相关(图3D)。

clust1和clust2中的微生物因不同的KEGG途径而富集。clust1中含更多的通路,包括牛磺酸和低牛磺酸代谢(map00430)、PI3K-Akt信号通路(map04151)和磷脂酰肌醇信号系统(map04070)(图3E)。


肿瘤内微生物组与OV预后相关

作者基于单变量Cox模型分析确定了736个物种作为OV的潜在预后生物标志物(图4A)。

i)193个物种的丰度与OS显著相关,其中183个是风险因素,而10个是保护因素;(ii)219个物种与DSS显著相关,其中205个是风险因素,14个是保护因素;(iii)318个物种与PFS显著相关,其中194个是风险因素,125个是保护因素;(iv)288个物种与DFI显著相关,其中285个是风险因素,3个是保护因素(图4B)。

基于与OS相关的微生物生物标志物,作者构建了一个由6个保护物种、26个风险物种的预测模型,可以高效预测测试集中OV患者的总体生存概率(图4C)。将测试组分为高风险组和低风险组,低风险组的生存时间更长(图4D)。由微生物组成的预后模型也显示了OV患者对PFS和DSS的巨大预后价值(图4E到G)。

多组学综合分析揭示了潜在的宿主-免疫相互作用

32个预后微生物和7个免疫细胞之间的相关网络表明,clust1和clust2之间明显不同,5种免疫细胞与7个物种有显著关联(图5A)。

M1被确定为枢纽,与5个物种有关。M1富含clust2,并与两个保护物种Achromobacter deleyi和Microcella alkaliphila呈正相关,而与三个风险物种呈负相关:Devosia sp.LEGU1、Ancylobacter pratisalsi和Acinetobacter seifertii。高风险组和低风险组之间的差异分析显示,高风险组的M1比例高于低风险组(图5B)。M1和风险评分之间存在微弱负相关(图5B)。生存分析显示,高M1组(包括OS、DSS和DFI)的生存时间比低M1组长(图5C)。

作者使用WGCNA确定了28个基因模块(ME),分析了17个ME和7个与免疫细胞相关的预后物种之间的关系。斯皮尔曼秩相关网络分析(图5D)表明,10个ME与5个物种显著相关,其中3个物种(Achromobacter deleyi、Corynebacterium jeikeium和Acinetobacter seifertii)和3个ME(ME2、ME14和ME23)为枢纽。在与一些神经系统疾病和化学致癌物活性氧相关的KEGG途径中,ME2中的基因丰富(图5E);ME14和ME23中的基因分别在剪接体途径和单纯疱疹病毒1(HSV-1)感染途径中丰富。

细胞实验证明了Acinetobacter seifertii对巨噬细胞迁移的抑制作用

与未经处理的ID8细胞相比,作为M1巨噬细胞标志物的TNFA和iNOS在接受Acinetobacter seifertii治疗的组中表达更多(图6A)。

Transwell实验中,使用Acinetobacter seifertii治疗的组,特别是ID8-As-10-Cell组中巨噬细胞的迁移明显减少(图6B-C)。

研究总结:

本研究中,作者根据TME的特征,将OV分为两种亚型,即富含免疫力和缺乏免疫力的亚型,前者预后更好。两种亚型之间的肿瘤内微生物群概况不同,肿瘤内微生物组是OV预后的独立预测因素,可以与免疫基因表达相互作用。M1与肿瘤内微生物密切相关,Acinetobacter seifertii可以抑制巨噬细胞迁移,这可能有助于OV患者的预后。

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