2022年单基因泛癌5+新套路！性价比超高！赶紧来学！

2022-10-17 08:10

大家好，我叫莎莎，今天给大家介绍一篇泛癌相关的5分+生信分析为主加以简单实验验证的文章。2022年3月发表在“Frontiers in Oncology”上，题为：“A Comprehensive Analysis of the Glutathione Peroxidase 8 (GPX8) in Human Cancer”。正文包括8个图和3个表，接下来，就从“挑圈联靠”角度详细介绍一下单基因泛癌分析的方法吧！

一、研究背景

已有多项研究报道人癌组织中谷胱甘肽过氧化物酶8（GPX8）可能与胃癌和乳腺癌的预后不良有关。然而，GPX8在泛癌（pan-cancer）中的预后潜力仍不清楚。

本篇范文旨在通过全面的分析探讨GPX8在人类癌症中的预后和免疫学作用，并确认其在胶质母细胞瘤（GBM）中的致癌作用。

二、数据库与分析工具

GEO https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/

TCGA https://portal.gdc.cancer.gov/

GO http://geneontology.org/

KEGG https://www.kegg.jp/

STRING https://string-db.org/

TIMER http://timer.cistrome.org/

CPTAC http://ualcan.path.uab.edu/analysis-prot.html

The Human Protein Atlas (HPA) http://www.proteinatlas.org/

KM Plotter https://kmplot.com/analysis/

The PrognoScan http://dna00.bio.kyutech.ac.jp/PrognoScan/index.html

cBioPortal https://www.cbioportal.org/

GEPIA http://gepia.cancer-pku.cn/index.html

三、套路解读

“挑”-----泛癌与正常组织的差异表达

图1| GPX8基因在不同肿瘤中的表达

作者首先使用多个数据库检索了GPX8基因在不同类型的肿瘤肿瘤组织和正常组织中的表达差异。

（Oncomine现在已不能使用，但不影响思路学习。）

研究者在TIMER数据库和Oncomine数据库中探讨了GPX8基因在不同类型癌症中的表达情况。

（Oncomine现在已不能使用，但不影响思路学习。换个数据集做泛癌分析即可。）

Oncomine显示GPX8基因的表达水平在泛癌中显著上调，包括BRCA(乳腺癌)，CHOL(胆管癌)，结肠腺癌，GBM（胶质母细胞瘤多形性)，头颈部鳞状细胞癌，肾肾透明细胞癌，肾肾透明细胞癌乳头状细胞癌)，LIHC(肝肝细胞癌)，LUAD(肺腺癌)，LUSC(肺鳞状细胞癌)、STAD(胃腺癌)(图1A、B)。

TIMER也揭示了GPX8基因在泛癌中的表达水平显著上调。

在加入GTEx数据集的正常组织作为对照后，图1C显示了所有TCGA肿瘤中GPX8的肿瘤和邻近正常组织，进一步证实GPX8在BRCA、CoAD、GBM/LGG、hNSC、KIRC、Kirp、LUAD和STAD组织中的表达显著高于正常组织(图1D)。

图2| GPX8蛋白在不同肿瘤中的表达

UALCAN门户网站的CPTAC分析被用来确定GPX8在六种癌症中的蛋白表达水平

CPTAC分析结果显示，GPX8蛋白表达上调，并与结肠癌、肾透明细胞癌、LUAD和UCEC的病理分期相关(图2A、B)。

人类蛋白质图谱（HPA）用来确认GPX8在结肠、肾脏、肺、子宫内膜等正常或肿瘤组织中的表达。

HPA数据库的数据显示，GPX8在正常或肿瘤组织的结肠、肾脏、肺、子宫内膜中的表达水平不同(图2C)。G P X 8在大多数癌症中都高表达。

接下来研究者采用TCGA数据集来研究GPX8的表达与不同癌症预后的相关性。

“靠”—GPX8具有临床诊断意义

图3| 癌症患者的生存预后分析

应用TCGA数据集研究GPX8的表达与不同肿瘤预后的关系。用Kaplan-Meier Plotter分析GPX8的表达与总生存期和疾病特异性生存期的相关性。

分析结果表明，GPX8的表达显著影响G B M / L G G , K I R C , K I R P , L U A D a n d S T A D 的预后(图3A、B)。

The PrognoScan 用于分析GEO数据集中GPX8表达和生存之间的关系。

GEO数据集显示，GPX8高表达与脑癌、结直肠癌和肺癌患者的预后较差相关(图3C)。

对TCGA和GTEx的RNAseq数据进行分析和可视化，计算ROC曲线下面积(AUC)以判断诊断和预后，验证GPX8在不同癌症中的诊断价值。如图3D所示，GPX8对BRCA、GBM/LGG、HNSC、KIRC、KIRP和STAD具有中等程度的诊断准确性（AUCs高于0.7，甚至0.8）。

通过分析GPX8在GBM/LGG、KIRC、Kirp和STAD中的表达与临床数据的关系。

结果显示GPX8的高表达与GBM/LGG的WHO分级和年龄、KIRC和STAD的T分期和病理分期有关。然而，GPX8的高表达与Kirp的其他临床特征无明显相关性。

单因素分析显示，OS与GBM/LGG的WHO分级和T分期，KIRC和Kirp的N期、M期和病理T期，STAD的N期和M期相关。

多因素分析显示，OS与WHO的GBM/LGG分级、KIRC的M分期、Kirp和STAD分期及STAD的N分期有关。

“联”---GPX8的表达与DNA的突变有关以及与免疫浸润有关

图4| 癌症组织中GPX8基因甲基化分析及突变特征

通过对TCGA的RNAseq和甲基化芯片数据的研究，在GBM/LGG、KIRC和STAD中观察到GPX8的表达与启动子区的GPX8 DNA甲基化水平呈负相关。不同的癌症类型表现出不同的相关系数。(图4A)。

遗传改变分析展示GPX8基因的突变频率和突变类型，其中GPX8的改变频率>4%，主要类型为扩增(图4B)。

基于cBioPortal数据库，发现GPX8错义突变（missensemutation）是基因改变的主要类型，S61Y/F改变是重要的位点，在2例COAD、1例BLCA和1例UCEC中检测到该突变(图4C)。

图4D展示GPX8蛋白三维结构中的S61Y/F位点。

图5| GPX8表达与肿瘤浸润性免疫细胞的相关性分析

利用TIMER2的“gene_Corr”模块探讨GPX8与肿瘤相关成纤维细胞的相关性。用R包“GSVA”(30)的单样本基因集浓缩分析(SsGSEA)分析GPX8与免疫细胞的相关性。

TIMER、TIDE、XCEL、MCPCOUNTER、EPIC算法的结果表明，在许多人类癌症中，包括GBM、LGG、KIRC、KIRP和STAD，GPX8的表达与癌症相关的成纤维细胞之间存在正相关关系(图5A)。

基于TCGA数据库，R软件包 "GSVA "的结果显示，在这些癌症中观察到GPX8和不同的免疫细胞的正相关关系（图5B-E）

图6 | TIMER中GPX8表达与免疫细胞的相关性分析

TIMER数据库的散点图数据表明，GPX8的表达水平与免疫细胞相关（图6）。

总而言之，GPX8的表达与免疫浸润有关。

“圈”---功能聚类

图7| GPX8和GPX8结合蛋白的分析

研究者使用STRING 和GEPIA用于预测GPX8的结合蛋白构建蛋白质相互作用网络（图7A）。

研究者利用TCGA数据库中的GBM/LGG、KIRC、KIRC和STAD的RNAseq数据，分析了GPX8、IKBIP、SERPINH1、PPIC、OSTC、TNFAIP8和CRTAP之间的共表达。

GO和KEGG分析表明，GPX8和GPX8结合蛋白主要参与谷胱甘肽代谢(图7B)并显示了这些通路的关系(图7C)。

研究者利用TCGA数据库中的GBM/LGG、KIRC、KIRC和STAD的RNAseq数据，分析了GPX8、IKBIP、SERPINH1、PPIC、OSTC、TNFAIP8和CRTAP之间的共表达。共表达分析结果表明，GPX8在IKBIP、SERPINH1、PPIC、OSTC、TNFAIP8和CRTAP之间共表达(图7D)。