转录组数据分析PD1在乳腺癌中的分子和

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大家好！今天分享的文献是年11月发表在FrontiersinImmunology（IF=5.）杂志上的一篇文献。文章利用从TCGA和METABRIC数据集中例乳腺癌患者的PD-1相关的转录组数据和相关临床数据分析PD-1的表达模式和生物功能，PD-1与免疫细胞群的关系，PD-1与免疫功能的关系和PD-1在乳腺癌中的预后价值。

题目：MolecularandClinicalCharacterizationofPD-1inBreastCancerUsingLarge-ScaleTranscriptomeData

转录组数据分析PD-1在乳腺癌中的分子和临床特征

摘要

尽管PD-1的免疫疗法效果较好，但仍有很大一部分癌症患者没有反应。PD-1和其他免疫调控因子的协同作用尚不明确。为填补这一空白，作者系统分析了TCGA和METABRIC数据集中例乳腺癌患者的PD-1相关的转录组数据和相关临床数据。作者阐明了PD-1和其他免疫细胞群的关系。GO和GSVA分析表明PD-1主要参与免疫反应和炎症活动。作者还阐明了PD-1与其他免疫调控因子的关系，特别是乳腺癌中PD-1和其他免疫检查点之前的潜在协同关系。总的来说，PD-1的表达水平与乳腺癌的恶性程度有关，可以作为潜在的生物标志物。PD-1可以通过T细胞来影响抗肿瘤免疫应答。此外，PD-1可能与其他免疫检查点协作调节乳腺癌的微环境。

流程图

结果

1.乳腺癌中PD-1的表达水平

根据患者中PD-1表达水平的中位数，将患者分为高PD-1组和低PD-1组。作者发现PD-1与年龄，AJGG分期，肿瘤登记，雌激素受体（ER）状态，孕激素受体（PR）和HER2状态有关（表1和表2）。在TCGA和METABRIC数据集中，PD-1在ER阴性组和PR阴性组中上调表达，而在METABRIC数据集中，PD-1仅在HER2阳性组中上调表达（图1A-1F）。与luminalA相比，PD-1在基底样和富集HER2亚型中上调表达。TCGA数据集中没有鉴定到claudin-low亚组而其他四个亚型在TCGA和METABRIC数据集中均一致（图1G和1H）。在METABRIC数据集中PD-1在高等级肿瘤样本中表达（图2I）。PD-1在TNBC中过表达，PD-1可以作为TNBC的预测因子（图2A-2D）。

表1TCGA数据集中PD-1表达水平与临床病理特征的相关性

表2METABRIC数据集中PD-1表达水平与临床病理特征的相关性

图1PD-1表达水平

图2PD-1可以作为潜在的生物标志物

2.PD-1与乳腺癌的免疫功能相关

为了进一步研究乳腺癌中PD-1相关的生物学功能，根据Spearman相关性，分别在TCGA和METABRIC数据集鉴定到和个基因与PD-1显著相关。GO富集分析研究PD-1的潜在生物学功能，PD-1相关基因主要参与免疫相关通路，炎症通路包括T细胞调节相关生物过程和白细胞调节相关通路（图3A和3B）。

图3乳腺癌中PD-1与免疫功能显著相关

3.PD-1相关的免疫反应

为进一步研究乳腺癌中PD-1相关免疫功能，从ImmPort收集个免疫相关基因，筛选与PD-1相关性最高的基因并阐明这些免疫相关基因在乳腺癌中的表达模式。TCGA和METABRIC数据集中分别有和个免疫相关基因与PD-1正相关。

4.PD-1表达水平和免疫细胞群的相关性

已有研究表明PD-1与T细胞，单核细胞和髓样树突状细胞正相关而与弥漫性神经胶质瘤中的淋巴细胞，自然杀伤细胞无关。为进一步阐明乳腺癌中PD-1的免疫功能，使用微环境细胞群计数算法计算免疫细胞群的丰度（图4A和4B）。PD-1的表达水平与T细胞，CD8+T细胞，细胞毒性淋巴细胞，NK细胞等免疫细胞群打分密切相关，而与中性粒细胞，内皮细胞和成纤维细胞无关（图4C和4D）。这些结果表明PD-1可能参与调节T细胞免疫，而且在不同癌种中的免疫调节模式不同。

图4PD-1表达水平与免疫细胞群的相关性

5.PD-1与泛癌中免疫调控因子的相关性

为研究PD-1与泛癌中免疫调控因子的协同作用，作者系统地分析了PD-1表达水平与Charoentong等人提出了三类免疫调控因子的相关性。作者发现30种癌症中免疫调控因子与PD-1具有类似的相关性，PD-1与MHC分子正相关。这些结果表明PD-1在抗肿瘤免疫反应中与其他免疫调控因子相互合作。

6.在乳腺癌诱导免疫反应中PD-1与其他免疫检查点协同作用

为研究乳腺癌中诱导免疫反应中PD-1与免疫检查点的协同作用，作者评估PD-1与免疫检查点的相关性（图5A-5D）。作者发现PD-1与PD-L2,PD-L1,IDO1和LAG3等密切相关。这些结果表明PD-1可能通过与这些免疫检查点共同作用操纵抗肿瘤免疫反应。

图5PD-1表达与免疫检查点的相关性

7.PD-1与特定细胞免疫反应的相关性

使用GSVA分析研究PD-1与特定免疫反应的相关性。作者返现PD-1与T细胞和B细胞免疫密切相关（图6A和6B）。PD-1与T细胞增殖，T细胞分化，T细胞活化和T细胞受体信号通路正相关。此外，作者发现PD-1与B细胞活化正相关。

图6乳腺癌中PD-1相关细胞免疫和炎症活动

8.PD-1与炎症活动之间的相关性

为进一步了解PD-1在介导炎症活动中的作用，从7个簇中提取出个基因并使用GSVA算法定义metagenes。作者发现LAG3与MHC-Ⅰ,MHC-Ⅱ,LCK,STAT1,HCK和干扰素正相关（图6C和6D）。这些发现表明PD-1在乳腺癌中具有重要的免疫和炎症功能。

9.乳腺癌中PD-1的预后价值

为研究PD-1对乳腺癌生存期的影响，作者评估了TCGA和METABRIC数据集中PD-1的预后价值。多因素分析表明PD-1是乳腺癌的独立预后因子（图7A和7B）。尽管PD-1在高级别恶性肿瘤中上调表达，这些结果表明PD-1在乳腺癌患者中具有预后较好的预测作用。

图7乳腺癌中PD-1的预后价值

结论

总的来说，作者的研究表明PD-1的表达水平与恶性肿瘤密切相关，可以作为乳腺癌的潜在生物标志物。PD-1可能会通过影响多种免疫细胞来操纵抗肿瘤免疫反应但是其功能因肿瘤而异。此外，PD-1可能与免疫检查点相关作用调节乳腺癌的免疫微环境，可以用于免疫治疗的靶向药物研发。但本文仍然存在一定局限性，例如TCGA数据集没有记录详细的治疗信息，可能存在一定偏见，需要使用更详细的数据进行验证。

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