自噬与免疫的梦幻联动，你也能发7+

哈喽大家好呀~癌症免疫是近来大家关注的热点，而生信人公众号也推送过不少自噬相关预后signature的研究文章，两者的梦幻联动又能擦出怎样的火花呢？今天小编给大家分享一篇4月22日发表在Frontiers in Immunology（IF:7.561）的好文，该研究干湿结合，构建了肺腺癌自噬预后signature—— ATscore，并证实了该signature在预测肺腺癌免疫治疗疗效的潜在应用价值，快来学习吧！

研究背景

肺腺癌（LUAD）是一种恶性程度高的肿瘤，其病人预后较差。越来越多的证据表明，自噬相关基因调控免疫细胞浸润，并与肺腺癌的预后相关。然而，目前缺乏有效的基于自噬相关的signature用于预测肺腺癌患者的预后和免疫治疗疗效。

公共数据来源及处理

该研究公共数据集来自TCGA和GEO数据库。TCGA数据从GDC门户网站下载，FPKM值被转换为TPM值以便在不同样本之间进行比较。作者用R包“affy”的RMA算法对Affymetrix原始数据进行了定量的归一化和背景校正。同时，使用R包“limma”对Agilent的原始数据进行处理。（细节决定成败呀同志们，合理利用数据预处理的方法是研究的基础！）

研究思路

首先，作者使用自噬调控因子进行共识聚类分析，在确定了自噬聚类与免疫状态之间的相关性后，作者构建了ATscore。其次，作者在独立验证集中验证了该signature的预后预测价值。最后，作者在单细胞测序数据中证实了ATscore与肿瘤免疫状态的相关性并证实了ATscore在PD-1阻断治疗响应中的预测价值。

研究结果

1、自噬调节因子的共识聚类预测了LUAD患者的预后

基于单因素COX回归分析，作者确认了p<0.001的38个自噬相关的转录调控因子，R包 ConsensusClusterPlus根据这些自噬调控因子的表达模式将LUAD数据分为两个亚组，这两个亚组之间的病人预后存在显著差异。而t-SNE分析显示，这两个自噬亚组被很好地分离出来，而自噬相关的调控因子明显地将肿瘤样本从正常组织样本中分离出来。

2、LUAD自噬相关调控因子模式亚组间的转录组特征

GSVA富集分析表明meta队列LUAD样本中免疫和自噬相关的生物学通路大量富集，两个自噬亚组间具有不同的免疫浸润细胞模式和转录特征模式。

在这部分结果中，作者先铺垫并验证了自噬相关调控因子与LUAD患者的生存相关，引出下文signature的构建

3、LUAD患者自噬相关调控因子signature的构建及其与预后及功能注释的相关性

在TCGA数据集中，基于单因素COX分析，作者筛选了20个调控因子作为候选基因集并进一步基于随机生存森林模型并计算特征重要性选出7个关键基因。其中，log-rank分析显示，由CCR2、ITGB1和DRAM1这个三个基因构建的signature的p值最低，可以预测LUAD患者的预后，作者将其命名为 ATscore。

ATscore较高的LUAD患者的总生存率明显较差。ROC曲线显示，ATscore可作为LUAD患者3年总生存期的敏感指标，同时，ATscore的AUC大于其他研究报道的模型。此外，单因素和多因素COX回归分析表明ATscore是LUAD患者的独立危险因素。

同时，作者在一个来自湘雅医院的由70份LUAD肿瘤样本组成的独立验证队列中验证了ATscore的预后价值，并对不同ATscore打分的患者进行了转录组特征分析，结果显示ATscore与T细胞选择、T细胞谱系定型等体液免疫相关通路相关。CNA分析结果显示，不同ATscore评分的患者有不同的拷贝数变化。体细胞突变分析显示，与ATscore评分较高的患者TP53、TTN、MUC16、CSMD3和RYR2的突变频率较高。

在这部分结果中，作者基于公共数据和生信算法构建了LUAD患者自噬相关调控因子signature，并在独立验证集中围绕生存分析、转录表达、基因突变以及拷贝数变异进行验证，丰富了主体科研故事

4、ATscore评分与单细胞特征的相关性

基于单细胞RNA测序数据，ATscore评分较高的肿瘤样本中髓系祖细胞、巨噬细胞和单核细胞的比例较高，ATscore评分高低两组之间具有显著的免疫微环境多样性，两组之间自噬和免疫应答相关的细胞功能和信号通路上存在显著差异，LUAD肿瘤微环境中的T细胞可能通过PARs、IFN-II和IL-4通路与ATscore高评分的恶性细胞通信，从而调节肿瘤细胞的增殖和侵袭能力。

5、ATscore预测LUAD患者免疫治疗疗效

先前研究表明T细胞炎症的GEP和CYT正在成为PD-1阻断治疗的预测生物标志物。因此，作者探索了ATscore与这些已知的生物标志物之间的相关性。结果表明，TCGA队列中ATscore评分较低的患者的GEP和CYT表达评分相对较高。同时，作者还采用TIDE算法来评估ATscore和LUAD肿瘤免疫治疗反应的一致性。结果表明，在TCGA队列中ATscore较高的患者对免疫治疗的响应较差，ATscore评分可能与免疫治疗响应呈负相关。

6、DRAM1抑制了LUAD细胞的增殖和迁移

在构成ATscore的三种自噬调控因子中，CCR2和ITGB1得到了广泛的讨论，并被认为是LUAD发展中的重要调控因子。然而，DRAM1的生物学功能仍存在争议。为了验证研究中预测的DRAM1在ATscore中的抑癌作用，作者使用siRNA抑制了A549和H1299细胞中DRAM1的表达，结果表明抑制DRAM1可显著促进LUAD细胞的增殖和DNA复制能力。

在这部分结果中，作者紧跟时事，围绕单细胞以及免疫治疗热点，并结合湿实验进一步验证了signature的可靠性

小编总结

这篇研究中，作者将自噬与免疫巧妙结合，一步步铺垫中娓娓道来完整的科研故事，其中涉及的生信分析并不复杂，但却细节满满，其验证思路也相当丰富，值得学习。学习更多干货来生信人，发高分好文，相信你也可以！

Li, X., Dai, Z., Wu, X., Zhang, N., Zhang, H., Wang, Z., Zhang, X., Liang, X., Luo, P., Zhang, J., et al. (2022). The Comprehensive Analysis Identified an Autophagy Signature for the Prognosis and the Immunotherapy Efficiency Prediction in Lung Adenocarcinoma. Front Immunol 13, 749241.