胃癌分子亚型还能发8+？！

今天给大家带来一篇刚刚发表在Journal of Translational Medicine杂志（IF：8.440）的文章，作者使用公共数据，根据14种癌症功能状态，将胃癌分成3个亚型，并在代谢水平，CNV，TMB，免疫细胞浸润，细胞毒性，对免疫治疗反应等方面做了比较。

背景

胃癌(GC)是全球第六大常见癌症，主要流行地区为东亚。临床最常用的分类方法有Lauren分类法、组织学分类法和美国癌症联合委员会(AJCC)分期法。也有不少研究者根据GC样本的基因表达特征对GC患者进行分类，比较常用的是TCGA分子亚型和ACRG分子亚型。近年来，免疫治疗受到广泛关注，多种免疫检查点抑制剂(ICIs)已被应用于多种恶性肿瘤的治疗。但只有一小部分使用ICIs治疗的GC患者对免疫治疗有良好的反应。因此，确定哪些患者对免疫治疗有反应是至关重要的。

主要结果

癌症功能状态确定了三种GC亚型

基于GSVA方法计算的14个癌症功能状态评分，使用一致性聚类将TCGA-STAD数据集划分为3个亚型(A)。C1和C2可以显著分离，C3分布在两个亚型之间，C3似乎是一个过渡特征的类别(G)。KM分析显示C1组生存预后较差，C2组生存最好。C3无明显生存差异，但C3的总体生存时间在C1和C2之间(B)。C1细胞周期、DNA损伤和DNA修复表达较低，其余11种癌症功能状态表达较低。C2和C1正好相反。C3在所有癌症功能状态中均具有较高水平(A)。在独立数据集中也观察到类似的结果(C，F，H，I)。

三种GC亚型的信号通路和免疫细胞

C3中高表达代谢相关的KEGG信号通路，说明C3细胞处于高代谢状态。4种能量代谢途径的活性分别为:C1 < C2 < C3(A)。C3的免疫活性最高，C2次之，C1最低(B)。此外，10种癌症相关信号通路均在C3中高表达(C)。ESTIMATE计算免疫和间质评分，C1和C2分别具有最高和最低的免疫评分、基质评分和ESTIMATE评分(D)。此外，CIBERSORT算法估计了免疫细胞的比例。C1的特征是高B细胞原生、B细胞记忆、浆细胞、CD4记忆T细胞、Tregs细胞、树突状细胞和肥大细胞；C3的特征是CD4记忆活化T细胞、滤泡辅助T细胞、NK细胞活化/静息、巨噬细胞M0、巨噬细胞M1、巨噬细胞M2和中性粒细胞显著丰富；C2的特征是所有免疫细胞浸润程度低(F)。分析了三个亚组之间IFN-γ和TNF信号通路的差异。C3在两项评分中都是最高的，这表明C3具有最强的免疫细胞溶解活性(E)。

三种GC亚型的基因组改变

为了探索三个亚型之间的基因组差异，TCGA-STAD的CNV谱。C3与C1和C2相比，arm-和focal-level的CNVs较低(A-C)。C1和C2的染色体不稳定(CIN)患者比例高于C3，表明C3具有更好的基因组稳定性(D)。接着分析了三个亚型之间基因突变的差异。三个亚型中突变频率最高的20个基因中13个在所有GC样本中突变频率最高(F，G)。三个亚型间突变频率：C1 < C2 < C3。微卫星不稳定(MSI)患者在三种亚型中的分布与突变频率一致(D)。三组间肿瘤突变负荷(TMB)差异也是同样的结果(E)。这些结果表明基因突变可能与GC亚型表型相关。

肿瘤功能状态评分可作为预后的标志

LassoCox算法确定最稳健的癌症功能状态通路用于预后预测(A)。最后，建立与癌症功能状态通路相关的风险模型。KM分析显示TCGA-STAD患者风险评分越高总生存期越差（B）。在另外两个队列中验证了模型的稳定性（C,D)。

基质细胞主导肿瘤功能状态

接下来，作者探讨了GC亚型中不同细胞类型之间的差异。作者认为，每个单细胞样本中所有细胞的平均基因表达量于bulk测序的结果相接近。用训练好的模型预测单细胞队列样本的GC亚型，最终得到13例C1患者，11例C2患者，2例C3患者。肿瘤功能状态的分布特征也与TCGA-STAD队列的分布特征一致(A)，这也证明了分类器的鲁棒性。总共获得了27个细胞簇，确定了5种主要的细胞类型(B，C)。基质细胞的癌症功能状态评分较高(D)。

基质细胞可以重新聚类并注释为物种细胞，其中myCAF是C1亚型的一种特异性细胞类型，myCAF可能参与了C1亚型相关特征的形成(E，F)。KEGG富集表明myCAF处于相对活跃状态，这可能与其促瘤作用有关，且与C1预后最差一致(G，H)。KM分析也提示myCAF高浸润的GC患者OS较差(K)。

iCAF显示了C1-C2-C3的发育模式，iCAF中进行了scenic分析。MAFK和TWIST2在C3中高度激活(J，I)。既往研究表明，这两种转录因子诱导EMT，进而促进肿瘤进展。C3中EMT评分高。同时，iCAF浸润越高，OS越差，这可能与iCAF促进肿瘤进展的能力有关(L，M)。在TCGA-STAD队列的三个亚型中，C1的iCAF浸润最高(N)。

C3对免疫治疗有较好的反应

由于T细胞在抗肿瘤免疫中起着重要作用，接下来作者研究了T细胞在三个亚型之间的特征和异质性。不同类型T细胞数量在三种亚型间无明显差异(B)。无论是IFN-γ通路和IFNG基因的表达还是细胞毒性评分都证明C3具有更强的肿瘤杀伤活性(C，D)。

接下来分析了三种GC亚型是否对免疫治疗有不同的反应。在CD8+ T细胞中，C3具有更高的耗竭评分和免疫检查点基因表达，这证明C3可能对免疫治疗有更好的反应(E)。在bulk水平上，C3的TIDE评分也高于C1和C2(G)。作者还分析了接受免疫治疗的尿路上皮癌队列中三种亚型之间的差异。首先将IMvigor210队列中的患者分为三种亚型(F，H)。C3免疫治疗应答者的比例明显高于C1和C2，尤其是完全应答者的比例(I，J)。

亚型相关的治疗策略

化疗是癌症治疗的重要策略，CGP数据库用于预测化疗反应。结果显示，5-氟尿嘧啶、顺铂、多西他赛、丝裂霉素C和紫杉醇更适合C1患者()。

总结

到目前为止，关于GC分类的研究很多，但很多都是基于GC的某些类型特征。在该研究中，作者使用14种恶性肿瘤特征对GC样本进行无监督聚类分析，将GC分为三个亚型。并从SNP、CNV、DNA甲基化、蛋白质组学和肿瘤免疫细胞浸润等方面对这三个亚型的特征进行了详细的探讨。还在单细胞分辨率下对三种亚型中不同类型细胞之间的差异进行了详尽的研究。