研究概述：銅死亡是一種新型的程序性細(xì)胞死亡（PCD）,，與細(xì)胞三羧酸循環(huán)和細(xì)胞呼吸密切相關(guān),，而缺氧可以調(diào)節(jié)PCD。然而,，它們對(duì)腫瘤亞型的綜合貢獻(xiàn)仍未被探索,。作者對(duì)TCGA_COADREAD進(jìn)行分類。該分類在三個(gè)結(jié)直腸癌（CRC）隊(duì)列中得到驗(yàn)證,，并擴(kuò)展到泛癌分析,。結(jié)果表明，泛癌,，包括CRC,，可以分為三個(gè)不同的亞組。在CRC中,，CHSs在預(yù)后和對(duì)經(jīng)典藥物的敏感性方面存在顯著差異,。此外，馬西替尼和辛伐他汀分別對(duì)CHS1和CHS3有特殊影響,。分類模型基于小細(xì)胞分裂和缺氧,，適用于大多數(shù)泛癌，并有助于個(gè)性化的癌癥治療,。

本文屬于單腫瘤分型思路,，類似的分型文章我們也解讀過很多。

腫瘤分型文章比較重要的結(jié)論就是分型后構(gòu)建的評(píng)分能夠預(yù)測(cè)免疫治療或者其他治療的療效,。可以用于分型的基因集很多,，比如焦亡,，壞死性凋亡，鐵死亡,，自噬,，銅死亡，m7G,，細(xì)胞衰老,，r乳酸化修飾，糖基化修飾,，各類代謝等等,。

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流程圖

研究結(jié)果：

一,、銅死亡-缺氧亞型的建立

使用無監(jiān)督聚類,，TCGA_COADREAD患者根據(jù)與銅死亡和缺氧相關(guān)的關(guān)鍵基因被分為三個(gè)聚類，即CHS1,、CHS2和CHS3,。

二、突變特征

單核苷酸多態(tài)性（SNP）特征在CHS中排名前10的基因中存在差異（圖2A）,。作為CRC中不利的預(yù)后因素,，CHS1和CHS3的Braf突變率分別為3.7%和17.3%，表明CHS3的預(yù)后不佳（圖2B）,。驗(yàn)證集中驗(yàn)證了CHS中Kras和Braf的突變趨勢(shì)（圖2C）,。

拷貝數(shù)變異（CNV）分析表明，CHS之間的異常擴(kuò)增和缺失各不相同（圖2D）,。通過GO富集分析,，發(fā)現(xiàn)CHS1中的位點(diǎn)被富集用于循環(huán)免疫球蛋白,、適應(yīng)性免疫反應(yīng)等。CHS2的結(jié)果包括mRNA剪接和對(duì)INF_a的細(xì)胞反應(yīng),，而CHS3的結(jié)果是脂質(zhì)代謝和內(nèi)源性凋亡等（圖2E-G）,。

三、通路分析

亞型之間幾乎所有Hallmark通路都存在顯著差異（圖3A）.作者基于GO基因集執(zhí)行了GSVA,，以進(jìn)一步分析多種生物性狀,。如圖3B所示，在增殖,、血管生成,、入侵、干細(xì)胞性和免疫力方面存在差異,，所有這些在CHS1和CHS3之間都更明顯,。

為了探索CHS1和CHS3之間的差異，作者首先進(jìn)行了差異分析來識(shí)別DEG,，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了GO分析,。結(jié)果表明，DEG主要富含轉(zhuǎn)移和免疫相關(guān)途徑（圖3C）,。GSEA分析顯示,，具有經(jīng)典生物特征的代表性通路在CHS3中更活躍（圖3D），這也驗(yàn)證了GSVA的結(jié)果（圖3B）,。

共識(shí)分子亞型(CMS)可能是CRC最可靠的分類,，將患者分為4個(gè)集群，即具有超突變和免疫激活的CMS1,；具有標(biāo)記WNT和MYC信號(hào)激活的CMS2,；具有明顯的代謝失調(diào)的CMS3；以及具有突出TGF-β激活,、基質(zhì)侵襲性血管生成和預(yù)后不良的CMS4 ,。如圖3E，CHS1主要對(duì)應(yīng)于CMS2和CMS3,，CHS2沒有傾向性分布,，CHS3主要屬于CMS4，這與CHS的標(biāo)志性特征和預(yù)后特征一致,。

四,、CHS的代謝概況

與銅死亡密切相關(guān)的TCA循環(huán)和硫辛代謝在CHS1中更加活躍（圖3F，3G）,，這與它們和銅死亡之間的生理關(guān)系相對(duì)應(yīng),。

五、CHS中的免疫景觀

TIMER的結(jié)果顯示，CHSs之間的六個(gè)主要免疫細(xì)胞簇差異很大,，在CHS3中含量最高（圖4A）,。CSH3中癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）的比例也高得多（圖4B），與標(biāo)志和CMS結(jié)果一致,。使用ESTMATE算法來評(píng)估TME的整體狀態(tài)（圖4C）,，從ESTIMATE獲得的三個(gè)指標(biāo)在CSH3中最高，表明CHS3中的免疫細(xì)胞和基質(zhì)成分相對(duì)更豐富,。CHS3的腫瘤純度最低，與估計(jì)得分的得分為負(fù),。

作者測(cè)量免疫檢查點(diǎn)阻斷（ICB）相關(guān)分子的表達(dá),，表達(dá)在CHS3中最高（圖4D）。根據(jù)Fegs（功能性基因表達(dá)標(biāo)志）將TME分為四種不同的亞型,。Fges在三個(gè)亞型中的特征是不同的（圖4E）.CHS1主要屬于D和IE亞型,，CHS3主要屬于IE/F和F亞型，這表明CHS3高度纖維化,，對(duì)免疫治療反應(yīng)不佳（圖4F）,。

六、在單細(xì)胞層面檢查亞型的特征

單細(xì)胞數(shù)據(jù)集中獲得了2212個(gè)腫瘤細(xì)胞（圖5A）,，一些關(guān)鍵基因的表達(dá)顯示出明顯的差異,。例如，ATP7B和SLC31A1幾乎完全在腫瘤細(xì)胞中表達(dá),。一些基因,，如SLC2A3和RORA，在腫瘤細(xì)胞以外的其他細(xì)胞中高度表達(dá)（圖5B）,。

TCA循環(huán)和硫辛酸代謝在CHS1中比在CHS3中更活躍,，其他代表性特征在CHS3細(xì)胞中比在CHS1中更強(qiáng)（圖5C-E）。

七,、CHSs中微生物群的DNA甲基化模式和特征

CHS3中的F.n（具核梭桿菌）豐度明顯更高（圖5F）,。LBP、MD2,、TLR4和CD14負(fù)責(zé)一般的細(xì)菌效應(yīng),，它們?cè)贑HS3中的表達(dá)要高得多，與F.n的豐富度一致（圖5G）,?；趯?duì)細(xì)菌反應(yīng)基因集的GSEA表明，每個(gè)途徑的p值小于0.05（圖5H）,，表明組織中的F.n可能會(huì)改變多種信號(hào)通路的轉(zhuǎn)導(dǎo),，從而影響CRC的腫瘤發(fā)生和進(jìn)展。

八、泛癌分析

鑒于銅死亡和缺氧都是非癌癥特異性的,，我們接著探討上述分類是否適用于其他癌癥,。結(jié)果發(fā)現(xiàn)大多數(shù)腫瘤的評(píng)分特征與CRC相同—銅死亡評(píng)分在CHS1中最高，在CHS3中最低,，而乏氧評(píng)分則相反（圖6A）,。

在幾乎所有癌癥中，CHS3都表現(xiàn)出更活躍的細(xì)胞增殖,、轉(zhuǎn)移,、免疫破壞和血管生成，而CHS1具有更強(qiáng)的逃避生長(zhǎng)抑制和能量代謝失調(diào)的能力（圖6B）,。

大多數(shù)腫瘤的代謝特征與CRC具有相同的趨勢(shì)——除了聚糖生物合成外,，物質(zhì)代謝在CHS1中最為活躍（圖6C）。

在大多數(shù)帶有TIMER的癌癥類型中,，六種免疫細(xì)胞的CHS之間存在明顯差異,，趨勢(shì)與CRC相同（圖7B）。根據(jù)Fges將泛癌的TME分為四種亞型,，并將其與CHS進(jìn)行比較,，對(duì)應(yīng)關(guān)系與CRC一致。大多數(shù)CHS1屬于D亞型,，而CHS3屬于IE/F或F亞型,，這證實(shí)了CHS3中TME的高纖維化（圖7C）。

十,、臨床應(yīng)用中聚類的探索

作者從Drugbank檢索了CRC藥物的目標(biāo)分子,，并專門分析了它們?cè)贑HSs中的表達(dá)。CHS中化療藥物和靶點(diǎn)藥物的多種靶點(diǎn)的表達(dá)存在明顯差異（圖8A）,。CHS3中靶分子表達(dá)較高,，可能從藥物中受益更多。

類器官樣本通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)成功分類為CHS,，IC50值與DrugBank的預(yù)測(cè)一致,。CHS3對(duì)氟和SN38（體內(nèi)伊立替康的活性形式）最敏感，而CHS1相對(duì)不敏感（圖8B）,。臨床CSH3患者化療效果更好（圖8C）,。

進(jìn)行新藥預(yù)測(cè)與細(xì)胞驗(yàn)證，IC50結(jié)果顯示,，除了佛司可林,、帕佐帕尼布和MK-0752，大多數(shù)藥物對(duì)CRC細(xì)胞有很強(qiáng)的細(xì)胞殺傷作用,。在其余的藥物中,，大多數(shù)用于細(xì)胞系的IC50s與預(yù)測(cè)的趨勢(shì)一致——CHS3的敏感藥物在HCT116和SW620中的IC50值較低,，而CHS1的敏感藥物相反（圖8D）。大多數(shù)藥物對(duì)兩種細(xì)胞亞型的遷移具有不同的影響（圖8E,，F(xiàn)）,。對(duì)CHS3敏感的藥物在更大程度上削弱了HCT116和SW620的遷移能力。菌落形成呈現(xiàn)出類似的趨勢(shì)（圖8G,，H）,。生存分析表明，CHS1的預(yù)后最好,，而CHS3的預(yù)后最差（圖8I）,。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)觀察到相同的生存趨勢(shì)（圖8J）。

研究總結(jié)：本研究中,，作者對(duì)CRC進(jìn)行了多組學(xué)分析,，將患者分為三種特征的亞型，并同樣適用于泛癌,，每個(gè)CHS的一般生物過程和免疫概況在泛癌中是相似的。對(duì)于CRC,，化療和靶向治療在CHS3中更有效,，改善缺氧可能會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)這些影響。對(duì)于大多數(shù)泛癌病例,，CHS3可能會(huì)在抗纖維化和抗缺氧條件下從ICB治療中起到很大幫助,。