案例：肿瘤领域转化研究——单基因生信分析结合免疫组化

肿瘤领域转化研究非常多，转化研究具有一定的套路，下面用案例介绍。

今天和大家分享发表在Frontiers in Oncology (IF：4.848)杂志上的一篇文章，“Prognostic Heterogeneity of MRE11 Based on the Location of Primary Colorectal Cancer Is Caused by Activation of Different Immune Signals”，文章中作者对一个包含了207例患者的队列进行了RNA测序、免疫组化以及免疫细胞浸润评估，并结合TCGA数据库数据进行验证，进行生存分析；作者使用加权基因共表达网络分析了MRE11的表达与预后的关系，并利用Cytoscape中的ClueGO功能对鉴定模块的基因进行分析。

一、研究背景

MRE11在DNA损伤反应中对于维持基因组稳定性起着重要作用，并且正成为癌症包括结直肠癌（CRC）的预后标志物。然而，MRE11与不同部位的CRC预后及肿瘤浸润性炎症细胞（TIIC）的预后相关性仍不清楚。因此，作者希望通过自身队列联合公共数据库进行数据分析，探究MRE11的表达以及联合其他因素对于CRC的预后价值。

二、研究思路

三、结果解析

1、MRE11在CRC以及右结肠癌（RSCC）和左结直肠癌（LSCRC）中的表达

作者通过免疫组化评估了正常黏膜，原发肿瘤和淋巴结转移（LNM）切片中MRE11蛋白的表达（图1A）。此外，作者比较了MRE11蛋白表达依赖性。

• 相比于RSCC和相应正常黏膜中的表达，作者观察到LSCRC和相应正常黏膜中MRE11高表达的趋势，但是，差异没有统计学意义（图1C）。

• 与正常组织相比，MRE11在原发性CRC和转移性淋巴结组织中高表达（图1B），在肿瘤和LNM中表达相似。

根据目前 TCGA 数据库提供的队列2，分析了 MRE11的 mRNA 表达水平。(图1D/E)

• 与正常组织相比，结直肠癌组织中的 mRNA 水平显著增高

• LSCRC 及相应正常黏膜的 mRNA 水平较 RSCC 及相应正常黏膜的 mRNA 水平增高

2、MRE11在 RSCC 和 LSCRC 中的表达及其预后意义

为了探讨 MRE11的表达是否与结直肠癌患者生存率有关，作者对 MRE11在结直肠癌中的表达与队列1中生存时间之间的关系进行了分析。(图 S1)

• 可见MRE11在 队列一的分析中CRC 和 OS 中的表达存在相关性

在对CRC的发生位置进行联合分析后发现，MRE11在 LSCRC 中的高表达与较好的 OS 相关，而 MRE11在 RSCC 中的表达不显著(图2A)

MRE11在 LSCRC 的预后意义也见于队列2(图2B) ，但在 CRC 和 RSCC (图 S1B 和图2B)中没有显示出统计学意义

随后作者针对原发性LSCRC患者MRE11的表达与总生存率的关系进行了多因素分析

• 图表显示在调整了肿瘤分期、分化程度和 TIICs 之后MRE11的表达仍然是一个具有很强的预后价值的指标。

3、MRE11表达联合其他指标进行预后价值分析

作者首先联合MRE11与TIICs对其在 RSCC 和 LSCRC 中的预后意义进行分析

• 图3A所示，MRE11表达在 LSCRC 低 TIICs 组高于高 TIICs 组，而 RSCC 组无显著差异。

随后，作者对不同MRE11表达与TIICs情况的LSCRC患者分组进行了预后分析:

• MRE11在低 TIICs 中的高表达与 LSCRC 患者较好的 OS 相关

• 在高TIICs分组中也发现了类似的趋势

• 与 RSCC 患者相比，LSCRC 患者中 MRE11高表达和 TIICs 高表达的患者拥有最好的 OS

作者还对MRE11的表达与TIICs联合应用对LSCRC患者总生存率进行了多因素分析：

• 在多因素分析中，MRE11在高 TIICs 中的高表达仍然是一个很强的较好预后意义的指标

在联合了MRE11与TICCs状态对CRC的预后意义进行了分析后，作者接着联合了MRE11与微卫星状态（Microsatellite Status）对 RSCC 和 LSCRC 中的预后意义进行了分析：

作者对队列1的MSS和MST患者的MRE11表达进行了分析：

• 有 MSS 的 RSCC 中 MRE11的表达高于 MSI

• 在 LSCRC 没有观察到 MRE11表达和 MSI 状态之间的显著关联

• 这样的结果在队列2中同样得到了验证

作者进一步分析了MRE11在不同微卫星状态的RSCC和LSCRC表达与OS的关系。

• 无论是 MSS 还是 MSI 患者，MRE11在蛋白和 mRNA 水平上的表达与RSCC患者的OS均无显著相关性

• 在MSS患者中，在蛋白质和 mRNA 水平上表达高 MRE11的患者比在 LSCRC 表达低 MRE11的患者有更好的 OS

作者在分期、分化程度和 TIICs 调整后的队列1和分期调整后的队列2，LSCRC 与 MSS 的 OS 分别观察到相似的结果

4、WGCNA鉴定 RSCC 和 LSCRC 中与 MRE11表达相关的不同网络

作者为了研究 LSCRC 参与的 MRE11蛋白的功能是否不同于 RSCC，采用了 WGCNA以鉴别表型相关的基因：

• 利用基于队列2数据的 DEGs 构建共表达网络，并将临床特征纳入研究。

• 检测了几个基因表达模块之间的关联，包括 MRE11在 RSCC 和 LSCRC 的表达，作为主要参数。

• MRE11在 RSCC 和 LSCRC 中的表达具有不同的基因模块集

随后，作者研究了每个基因模块与临床病理特征的关系，包括MRE11表达、组织学类型、微卫星状态、淋巴浸润、静脉浸润和 TNM 分期。大多数影响基因表达的临床病理特征是相互独立的。

对于在RSCC 和 LSCRC 表达 MRE11有关的模块，作者注意到其中一些模块与一种表型相关，而另一些模块与 RSCC 和 LSCRC 的 MRE11表达相关（红色与绿色）

随后，作者进一步研究了与 MRE11表达式相关性最强的特定模块，对其进了了ClueGo分析：

• 红色模块与 RSCC 和 LSCRC 中的 MRE11强烈相关：

  • 这个模块中富集的基因主要涉及细胞周期过程、 DNA 修复、 DNA 代谢和有丝分裂细胞分裂

• 绿色模块与 MRE11作为一个连续变量在 LSCRC和RSCC中的表达强烈相关。同时，在 LSCRC，绿色模块与 MRE11作为一个分类变量密切相关，在RSCC 中没有相关性：

  • 该模块涉及的基因主要与激活免疫反应，白细胞介素1反应，坏死细胞死亡，NIK/NF-kappa B 信号调节和蛋白激酶A信号调节有关