纯生信分析的5分文章m6A调节因子对神经

今天再给大家介绍一篇发表于Aging杂志（影响因子5.）上的一篇纯生信文章，题目为“m6ARNAmethylationregulatorscontributetomalignantprogressionandhaveclinicalprognosticimpactingliomas”。

近年来发现，RNA的化学修饰调节着RNA加工和代谢，是细胞内发生的一种新型的表观遗传学调节方式，其中m6A修饰（mRNA的N6-腺苷甲基化）是真核生物中最丰富的mRNA甲基化形式。

m6A修饰调控着人类细胞的多种生理病理过程。m6A修饰不仅在卵母细胞和中枢神经系统发育中起重要作用，而且在肿瘤起始、进展和放疗抗性方面具有多种调节功能。在这些过程里，m6A的一系列调节因子发挥了重要作用。m6A调节因子主要包括3类：m6A甲基转移酶类（称为writers）、m6A结合蛋白（称为readers）和m6A去甲基化酶类（称为erasers）。Writers成员包括METTL3、METTL14、WTAP、KIAA、RBM15、ZC3H13等；readers成员包括YTHDC1、YTHDC2、YTHDF1、YTHDF2、HNRNPC等；erasers成员包括FTO、ALKBH5等。

m6A调节因子在基因表达转录后调控中起重要作用，进而影响一系列生理病理功能。研究表明，m6A调节因子的遗传变化和失调与各种癌症的恶性进展密切相关。比如，erasers成员FTO表达在IDH突变型白血病中上调，并通过FTO/m6A/MYC/CEBPA信号通路发挥抗肿瘤作用。在神经胶质瘤中，IDH突变也是胶质瘤突变的典型特征之一，IDH突变的胶质瘤预后比IDH野生型更好。m6A调节因子在胶质瘤干细胞的维持和放疗抗性中发挥关键作用。

在这篇文章中，作者分析了m6ARNA甲基化调节因子在胶质瘤中的表达情况、m6A调节因子的不同临床病理特征、以及m6A调节因子在胶质瘤恶性进展中的作用及其预后价值。

1.m6A调节因子的表达与胶质瘤的临床病理特征有关

作者分析的数据来源于中国胶质瘤基因组图谱（CGGA）（n=）和癌症基因组图谱（TCGA）（n=）的RNA测序数据，分析了13个广泛报道的m6A调节因子在个胶质瘤中的表达。临床病理特征主要包括：胶质瘤的WHO等级、IDH状态和1p/19q编码状态。

不同WHO等级下的m6A调节因子表达水平通过热图展示（图1A和1B），大多数m6A调节因子的表达与WHO等级显着相关。在CGGA（图1C）和TCGA数据集（图1D）中，通过定量分析也证实了WHO等级与WTAP、RBM15、YTHDF、ALBKH5和FTO的表达水平之间的显着相关性。

然后作者分析了IDH状态与低级别神经胶质瘤（LGG，图1E和1F）和胶质母细胞瘤（GBM，图1G）中每种m6A调节因子的表达水平之间的关系。在CGGA（图1E）和TCGA（图1F）中，在IDH突变型和野生型的低级别神经胶质瘤之间，ALKBH5、YTHDF2、RBM15、METTL3、METTL14、FTO和YTHDC1的表达水平存在显著差异。在CGGA数据集中，在IDH突变型和野生型的胶质母细胞瘤之间，FGA、YTHDC1和METTL3的表达水平存在显著差异（图1G）。对于1p/19q编码状态，在IDH1突变型低级别神经胶质瘤中，YTHDF2和WTAP的表达与1p/19q编码状态高度相关（图1H）。

2.按照m6A调节因子的一致性聚类将胶质瘤分为两组，两组间具有不同的临床结果和临床病理特征

对这些胶质瘤样本进行一致性聚类分析，基于m6A调节因子的表达相似性，将样本分为3组似乎是最合适的（图2A和B），然而这样分组的结果是个胶质瘤中有个都在其中的两个组内（图2C），因此，研究人员选择了K=2的分组方式，命名为RM1和RM2数据集（图2C）。对两组间的临床资料进行比较，RM1亚组表现为诊断时年龄较小（P0.）、低分级（P0.）、原神经亚型或神经亚型（P0.）、IDH突变（P0.）和1p/19q编码状态显著相关（P0.）。RM2亚组主要表现为诊断时年龄较大、胶质母细胞瘤表型、经典或间充质亚型、IDH野生型状态和1p/19q非编码状态。此外，RM2亚组的总生存期（OS）显著短于RM1亚组（图2D）。

3.一致性聚类的分组分析结果与胶质瘤的恶性程度密切相关

首先作者用基因互作方法分析了13种m6A调节因子之间的相互作用和相关性。结果显示，WTAP似乎是writers的中枢基因，与METTL3、METTL14、KIAA和ZC3H13存在相互作用或共表达（图3A）。WTAP的表达也与胶质瘤中METTL14、KIAA和RBM15这几个writers显著相关（图3B）。

然后进一步使用主成分分析（PCA）来比较RM1和RM2亚组之间的转录谱，结果显示出显著的差异性（图3C）。在RM2亚组中，通过GO分析了一系列上调或者下调的生物过程（图3D），其中恶性肿瘤相关的生物过程出现上调，包括细胞增殖、细胞外基质组织、血管生成、迁移和免疫应答等。KEGG途径分析中也观察到相应信号传导途径的类似变化（图3E）。基因集富集分析（GSEA）揭示了肿瘤的恶性标志与RM2亚组显著相关，包括上皮间质转化、经NF-κB的TNFα信号传导、炎症反应和IL6/JAK/STAT3信号传导（图3F）。

4.m6A调节因子在胶质瘤中的预后价值

作者对CGGA数据集中m6A调节因子表达水平进行了单变量Cox回归分析（图4A）。结果发现，13个基因中有11个与总生存期显著相关（P0.05）。在这11个基因中，ALKBH5、YTHDF1、YTHDF2、HNRNPC、RBM15、KIAA和WTAP是HR1的危险基因，而FTO、YTHDC1、ZC3H13和METTL3是HR1的保护性基因。

接下来，作者通过LASSOCox回归算法应用于CGGA数据集中这11个预后相关基因，选择7个基因建立风险特征，并且使用从LASSO算法获得的系数来计算训练数据集（CGGA）和验证数据集（TCGA）的风险评分。然后作者通过中位风险评分将CGGA（n=）和TCGA（n=）数据集中的胶质瘤患者分为低风险和高风险组，发现两组之间的总生存期的显著差异（P0.，图4B、C）。

5.预后风险评分、临床病理特征与RM1/2亚群间的关系

首先在CGGA数据集中，作者做了高风险和低风险患者组里七种m6A调节因子的表达热图（图5A），显示高风险组和低风险组之间在WHO分级（P0.）、年龄（P0.）、IDH状态（P0.）、1p/19qcodel状态（P0.）、TCGA亚型（P0.）和RM1/2分组（P0.）方面存在显著差异。

预后风险评分与每个临床病理特征之间的关联性研究显示，在CGGA中，患者按WHO分级、TCGA亚型、年龄、IDH状态、1p/19q编码状态和RM1/2进行分组后，风险评分存在显著差异（图5B-H）。

ROC曲线显示，预后风险评分可以完美预测胶质瘤患者的三年生存率（AUC=90.3％）、RM1/2分组（AUC=98.6％）、胶质瘤IDH突变状态（AUC=86.3％）和胶质瘤1p/19q状态（AUC=82.3％），预测效率优于WHO等级和年龄（图5I-L）。

然后，作者对CGGA数据集进行了单变量和多变量Cox回归分析，以确定风险特征是否是一个独立的预后指标。通过单变量分析，发现风险评分、1p/19q状态、IDH状态、年龄和WHO等级均与患者总生存期相关。当将这些因素纳入多变量Cox回归时，风险评分和WHO等级仍然与总生存期显著相关（P0.，图5M）。在TCGA数据集的验证中结果一致（图5N）。这些结果表明，风险评分可以准确预测胶质瘤患者的预后和临床病理特征。

6.不同WHO分级患者风险特征的预后价值

作者发现，在WHOII级和III级神经胶质瘤（图6A，B）和GBM（图6C）患者中，具有高风险评分的患者的总生存期显著短于低风险评分的患者。风险评分还可以预测CGGA（图6D）和TCGA数据集（图6E）的GBM中的间充质亚型。对于CGGA和TCGA数据集，高风险评分的患者对替莫唑胺治疗也更加敏感（图6F-I）。

这篇文献就解析到这里，本

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