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吼天！被夸爆的“单细胞组学”在这里！温州医团队“单细胞组学+泛癌+机器学习+免疫微环境”思路太给力了！快来抄作业！

生信图书馆 · 公众号 · · 2024-06-19 18:40

正文

同学们好啊，虽然最近的天气阴雨绵绵，但却无法阻挡馆长分享高分思路的热情！今天咱们分享的主题是：单细胞组学+机器学习！单细胞组学是目前生信最热门的分析方法之一！其应用可以在单细胞水平上全面探索癌细胞的作用机制！而再结合机器学习构建出预后模型，则进一步丰富文章结果！

来自温州医科大学的陈国荣教授团队，通过“ 单细胞组学+泛癌+机器学习+免疫微环境分析” 的思路，强势拿下 6.6分《Computers in Biology and Medicine》杂志！馆长认为，文中所应用到的生信干实验方法值得借鉴！那么这篇文章亮点都在哪里呢？馆长这就给你找出来！（PS：想复现文章却缺因电脑卡顿迟迟出不了结果？快来试试咱们的生信服务器！价格美丽, 这波羊毛你不容错过！）

1、泛癌分析+单细胞组学+机器学习构建预后模型！作者团队通过基因组学、蛋白质组学等数据对CREB5于癌症中的机制进行分析，并通过5种机器学习方法成功构建了预后模型！

2、免疫微环境分析+体外实验验证！体外实验验证是本文冲击6分+的重要原因，因此，想要发高分的同学可以适当在自己的研究中添加一些实验验证步骤！（想发生信高分文章但没思路？快扫码联系!馆长可以在文章选题、数据分析及撰写上助您一臂之力！）

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l 题目：通过多组学泛癌分析，确定CREB5作为胶质瘤的预后和免疫治疗性生物标志物

l 杂志：Computers in Biology and Medicine

l 影响因子：6.7

l 发表时间：2024年2月

公众号回复“原文”二字可以领取本文献，文献编号240619

研究背景

CREB5是cAMP-response element-binding protein家族的一个成员，其在多种癌症发展和进展中都起重要作用。然而，CREB5的泛癌功能及其临床价值尚未得到全面深入的研究。本文采用多组学整合分析的方法，对CREB5在泛癌背景下的表达模式、预后价值、基因突变谱及其与肿瘤微环境、免疫浸润等的关系进行了全面探索。同时，文章还通过体内实验验证了CREB5在胶质瘤中的生物学功能。这为CREB5在肿瘤诊断和治疗中的应用提供了新的证据。

数据来源

数据类型	数据来源	样本量
基因表达	TCGA、GTEx、CGGA	11,074个(肿瘤10,361个,正常713个)
基因突变	cBioPortal	不适用
单细胞分析	CancerSEA、TISCH	16,349个单细胞

研究思路

主要结果

1、CREB5在泛癌中的表达及预测分析

共识数据集显示， CREB5在脑组织中最为突出，其次是胆囊和脂肪组织（图1A-B）。亚细胞定位分析表明CREB5在细胞核中主要表达（图1C）。随后，使用CCLE数据库评估CREB5在不同肿瘤细胞系中的表达。如图1D所示，CREB5 mRNA表达具有肿瘤特异性，在肾透明细胞癌细胞系中最高。TCGA和GTEx数据库分析显示，与匹配的正常组织相比，多种癌症的CREB5 mRNA水平升高（图1E）。

图1 CREB5 在正常组织和癌症中的表达

2、CREB5的ScRNA-seq和功能富集分析

作者团队使用 CancerSEA 的 scRNA-seq 数据评估了 CREB5 与 17 种癌症功能状态的相关性。有趣的是，CREB5在大多数肿瘤中的表达与癌症干性和癌症分化呈显著正相关（图2A）。随后，作者对CREB5在胶质瘤中的表达和功能进行了分析。图2B-D 分别提供了 CREB5 在神经胶质瘤、GBM 和高级别胶质瘤（HGG）中表达分布的可视化结果。上述结果强调CREB5在各种细胞簇中表达。

图2 CREB5的单细胞分析

3、CREB5 表达与多种肿瘤（包括神经胶质瘤）的肿瘤免疫微环境（TME）有关

鉴于 CREB5 表达与影响癌症免疫治疗反应的 TMB 和 MSI 相关，作者假设 CREB5 可能参与调节癌症的 TME。结果显示，在大多数肿瘤中，CREB5水平与癌症相关成纤维细胞（CAFs）之间存在显著的正相关关系（图3A-B）。此外，如图3C-D所示，CREB5水平与CD4 Th1细胞的浸润丰度呈负相关。

图3 肿瘤免疫微环境分析

4、基于CREB5相关基因的预后模型的开发和评估

本研究的重点转移到CREB5在胶质瘤预后中的作用。首先，作者从STRING数据库中获得20种与CREB5相互作用的蛋白质（图4A）。相关热图表明，CREB5在各种癌症中与这些相互作用的蛋白质基因呈正相关（图4B-C）。随后，作者通过单因素Cox分析、Lasso Cox分析获得了风险评分公式（图4D-E）。神经胶质瘤患者根据其中位风险评分分为高风险组和低风险亚组（图 4 F）。在两个亚组内，生存时间和模型开发中使用的基因表达都存在显着的异质性。

图4 预后风险评分模型的构建

5、CREB5 促进胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭

接下来，作者通过体外实验进一步证实了本研究的生物信息学结果。首先，作者通过qRT-PCR和WB检查对照细胞系和肿瘤细胞系中的CREB5水平（图5A-B）。结果显示，CREB5在神经胶质瘤细胞系中的表达水平明显高于正常小胶质细胞HMO6。因此，作者选择两种表达水平升高的细胞系 U87 和 U251 进行进一步实验。从CCK-8和transwell分析中获得的结果表明，CREB5的抑制阻碍了神经胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭（图5C-G）。

图5 体外实验验证

文章小结

馆长认为，作者团队的研究广泛分析了CREB5在泛癌（尤其是胶质瘤）中的分子特征、预测价值、基因组学、单细胞组学以及相关的免疫治疗和药物敏感性特征。而作者团队在文中运用到的生信分析方法可复性很高！例如TIDE评分、免疫浸润分析、单细胞RNA测序分析等方法常见于大量的高分生信中！因此，想发高分预后生信的同学赶紧码住上述思路！而想在免疫微环境分析方向上做研究的同学，或是缺少强劲生信分析服务器的同学，都可以扫码联系馆长！馆长这有多位专业生信技术老师为您排忧解难！

馆长有话说

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