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微生物代谢再次推进肿瘤微环境认知:抑制增殖、改善预后,东京医科大学这篇IF 5.3纯生信文章教你做大型队列分析

i生信  · 公众号  ·  · 2024-03-04 11:30

正文

今天分享一篇肿瘤微生物相关的纯生信文章,该文章的思路比较清晰,讲述了微生物胆汁酸代谢乳腺癌细胞增殖抑制、患者生存率提高的故事。文章于2022年11月发表于《American Journal of Cancer Research》,通讯作者为日本东京医科大学的Kazuaki Takabe教授,标题“Elevated bile acid metabolism and microbiome are associated with suppressed cell proliferation and better survival in breast cancer(IF 5.3)

文章亮点

1、首次报道了乳腺癌组织中胆汁酸代谢与微生物组的相关性,并发现胆汁酸代谢增强可能与抑制乳腺癌细胞增殖和改善预后相关。

2、通过对三个大型开放原发性乳腺癌队列的分析,发现具有高胆汁酸代谢的乳腺癌患者生存率显著提高,低胆汁酸代谢组则与侵袭性癌症生物学有关。

PART.01


研究背景


胆汁酸由肠道微生物代谢,并参与脂肪吸收。与胃肠道癌症中的致癌作用相反,胆汁酸据报道可以抑制乳腺癌中的癌细胞增殖,而乳腺癌组织的微生物组也可能影响癌症增殖

为此,本文的作者探索了胆汁酸代谢是否同乳腺癌中的微生物和乳腺癌患者的生存相关

PART.02


研究内容


  1. 生存分析发现高胆汁酸代谢水平的乳腺癌患者生存预后更好

  2. 相关性分析发现胆汁酸代谢水平越低,癌细胞增殖能力越强;

  3. 免疫微环境分析提示不同胆汁酸代谢水平组之间免疫细胞成分存在较大差异;

  4. 16S RNA测序数据提示高、低胆汁酸代谢乳腺癌肿瘤微环境之间的微生物丰度存在差异。

PART.03


研究结果


01
胆汁酸代谢升高与更好的预后及脂肪酸代谢相关

作者通过对胆汁酸代谢基因集进行GSVA分析来评估胆汁酸代谢水平,并将患者分为高组和低组,结果表明具有高胆汁酸代谢的乳腺癌患者的生存预后更好

进一步的作者通过GSEA发现胆汁酸代谢以及脂肪酸代谢和外源代谢基因集在所有队列中的高胆汁酸代谢组中一致富集(图1)

图1:以胆汁酸代谢评分分组的生存分析和富集分析

02
胆汁酸代谢降低与癌细胞增殖增强相关

有文献报道胆汁可以抑制乳腺癌细胞系的增殖,因此作者探索了其中与增殖相关的基因。研究发现胆汁酸代谢均与MKI67基因表达呈负相关。此外,在细胞增殖相关基因集中,G2M检查点基因集所有三个队列中富集Myc Target v2有丝分裂纺锤体基因集在两个队列的低胆汁酸代谢组中富集(图2)

图2:胆汁酸代谢与增殖的相关性
03
低胆汁酸代谢乳腺癌肿瘤免疫被激活,免疫细胞浸润

发现与增殖有相关性后,作者进一步探索了其与免疫的关联

TCGA队列中,低胆汁酸代谢组的癌症免疫原性成分显著增加,包括SNV和Indel新抗原,同时IFN-γ反应、肿瘤浸润淋巴细胞以及巨噬细胞和淋巴细胞浸润评分也显著增加。有意思的是,低胆汁酸代谢肿瘤显著的M1巨噬细胞浸润,而高胆汁酸代谢肿瘤更多的M2巨噬细胞浸润(图3)

图3:以胆汁酸代谢评分为基础的免疫环境分析

04
胆汁酸代谢肿瘤微环境之间的微生物丰度存在差异

通过对TCGA队列提供的16S RNA测序数据对微生物进行定量分析,结果显示,高胆汁酸代谢组中伽玛逆转录病毒、膜杆菌属、厌氧球菌和科利单胞菌属更为丰富,而低胆汁酸代谢组中乳杆菌、鲁杰氏菌和着色菌更为丰富。

接着,作者通过GSEA分析了每个微生物物种丰富组的特征。结果显示,低胆汁酸代谢组中富含微生物的组,几乎所有与细胞增殖相关的基因集都得到了富集(图4)

图4:不同胆汁酸代谢乳腺癌肿瘤微环境之间的微生物丰度差异及富集分析

PART.04


文章总结


通过研究发现,胆汁酸在乳腺癌中具有抑制癌细胞增殖的作用,与胃肠道癌症中的致癌作用相反。研究采用了三个大型乳腺癌队列的数据进行分析,包括转录组临床病理信息微生物组数据,使得研究结果更加全面和可靠,为深入研究乳腺癌微环境提供了重要线索。

但是本文的缺点也比较明显,主要有以下问题

  1. 本研究完全基于计算机生物信息学分析,没有包括任何实验室实验,因此无法确定胆汁酸激活胆汁酸代谢的机制以及其在实验条件下对乳腺癌细胞的影响

  2. 本研究中的微生物组数据依赖于单个队列,由于无法访问其他大型队列来进行验证,因此需要更多的样本和验证研究来确定这些微生物与乳腺癌的关系。

PART.05


研究拓展


尽管这篇纯生信的文章已经发表,大家是否有想过,若是让你来接手这篇文章继续深入研究,你是否有好的、有趣的思路呢,小编在这里给大家抛砖引玉一下:

  1. 探究胆汁酸代谢与微生物组在乳腺癌治疗中的作用机制。可以进一步探究胆汁酸和微生物组对化疗药物的敏感性,以及它们在肿瘤免疫疗法中的作用。例如,可以研究某些微生物是否会增强或减弱化疗药物的效果,以及它们如何调节免疫细胞对乳腺癌细胞的攻击。

  2. 分析不同种类微生物对乳腺癌细胞增殖的影响。可以通过体内和体外实验探究某些微生物对乳腺癌细胞增殖的影响,并进一步了解不同微生物在乳腺癌发生和发展中的作用机制。例如,可以对不同微生物进行筛选,以确定哪些具有抑制或促进乳腺癌细胞增殖的作用。

  3. 探究肠道微生物组与乳腺癌转移之间的关系。可以研究肠道微生物组在乳腺癌转移中的作用机制,以便更好地理解乳腺癌的转移过程开发新的治疗策略。例如,可以分析不同微生物对转移相关基因表达的影响,以及它们如何调节肿瘤细胞在体内的迁移和侵袭。

如果大家对这类简单生信分析+课题基础设计提升文章水平的方向感兴趣,可以联系我们(扫描下方二维码添加小秘书)。

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