今天跟大家分享的是发表在International Journal of Biological Sciences（IF: 6.580）上的一篇文章，主要是对SARS-CoV-2进入细胞所需受体ACE2和TMPRSS2在肾透明细胞癌(KIRC)和肾乳头状细胞癌(KIRP)癌症进展中的关键作用进行分析。

SARS-CoV-2下调ACE2表达可通过代谢和免疫调节恶化KIRC和KIRP患者的预后Downregulation of ACE2 expression by SARS-CoV-2 worsens the prognosis of KIRC and KIRP patients via metabolism and immunoregulation

1.数据

（1）Genotype-Tissue Expression(GTEx)数据库中31种人类正常组织的基因表达数据。

（2）TCGA中KIRC和KIRP的表达数据和预后数据。

（3）GEO数据库中GSE30589和GSE59185数据，包括12个SARS-CoV感染的细胞样本和9个对照样本，以及3个SARS-CoV感染的小鼠肺组织样本和3个正常小鼠肺组织样本的基因组测序数据。

（4）Human Protein Atlas 数据中ACE2和TMPRSS2蛋白质表达数据。

（5）Genomics of Drug Sensitivity in Cancer database (GDSC)数据库中的药物敏感性数据。

2. ACE2和TMPRSS2在多种人体组织中广泛表达

GTEx数据显示，ACE2在小肠、睾丸、肾脏和心脏组织中高表达，在胰腺、乳腺、食管、结肠和肺中中度表达(A)。同样，TMPRSS2在肾脏的表达水平高于肺(B)。ACE2和TMPRSS2不仅在肺部的表达与SARS-CoV-2等疾病有关，同样在整个人体中广泛表达。

. ACE2和TMPRSS2在多种人体组织中广泛表达

3. 与癌旁组织相比，ACE2和TMPRSS2在KIRC和KIRP中发生差异表达

研究者进一步对KIRC和KIRP中ACE2和TMPRSS2的基因水平，蛋白水平和表观水平进行分析。在KIRC和KIRP肿瘤组织中ACE2的基因表达和蛋白表达显著上调(A-C)。此外，与正常组织相比，肿瘤组织中ACE2启动子的DNA甲基化水平在KIRC和KIRP中显著下调(D-E)。与正常组织相比，TMPRSS2在KIRC和KIRP中基因表达和蛋白表达均发生下调(A-C),在KIRC和KIRP肿瘤样本中的DNA甲基化水平显著升高(D-E)。

. 肾部癌症中ACE2表达水平的改变

. 肾部癌症中TMPRSS2表达水平的改变

研究者进一步基于TCGA数据集，通过Kruskal Wallis检验评估ACE2和TMPRSS2与临床危险因素之间的相关性。在KIRC中，在女性和TNM早期患者中观察到ACE2表达上调。在KIRP中，早期患者的ACE2和TMPRSS2的表达水平均高于晚期TNM患者。这些数据表明ACE2是早期诊断KIRC或KIRP的合适标记物。

4.肾癌的临床病理特征及其生存分析

单因素Cox回归和多因素Cox回归分析对KIRC和KIRP患者临床病理因素与总生存率的相关性进行研究。单因素Cox回归分析表明KIRC患者预后较差与年龄、T分期、TNM分期、肿瘤分级和ACE2表达显著相关，KIRP患者中预后较差与T分期、TNM分期和ACE2表达显著相关。多因素分析显示TNM分期和ACE2表达均为KIRC 总生存时间（OS）的独立危险因素。

生存分析表明，ACE2低表达的KIRC及KIRP患者的总生存率较差。ROC曲线显示ACE2表达在KIRC (AUC=0.638)患者在中具有一般的预测能力，在KIRP (AUC=0.573)中预测能力较差(A-D)。TMPRSS2的表达与总生存率无显著相关性，而且TMPRSS2对KIRC或KIRP的预后均无预测作用(E-H)。TNM分期在KIRC和KIRP中显示出最佳的预测性能(I-L)。

.不同因素的生存分析及其预测效能

5.基于ACE2和临床危险因素的肾癌预测模型

为建立准确的预测模型，研究者将ACE2和总生存时间相关因素结合起来构建列线图生存预测模型。ROC曲线显示，与单独采用ACE2或TNM分期的模型相比，在KIRC中采用ACE2-TNM分级-年龄综合的列线图具有更好的预测能力(AUC=0.794，A-B)。基于风险评分对患者进行排序，以中位数为阈值将样本划分为高危组和低危组。高风险评分患者的死亡率高，生存期较短(C-D)。同样，在KIRP中基于ACE2和TNM分期的预测模型有更高的预测效能(AUC=0.802，E-F)，高风险组患者预后更差(G-H)。

.整合预测模型在KIRC和KIRP中的分类效能

6.ACE2相关的通路分析和共表达网络分析

基于ACE2与肾癌预后之间的相关性，研究者进一步分析ACE2对KIRC或KIRP进展影响的可能机制。基于肿瘤样本中ACE2的表达进行GSEA富集分析。研究者发现大部分代谢相关通路在高风险组中上调(A-D)，与脂肪酸代谢、脂肪生成、血红素代谢、氧化磷酸化和过氧化物酶体等代谢相关生物学过程显著相关。

. 基于ACE2表达在KIRC和KIRP中的GSEA富集分析

基于WGCNA包对在KIRC和KIRP中与ACE2共表达的基因（相关性>0.5）进行分析，通过Cytoscape对共表达基因进行可视化(A-B)。其中有7个参与调节代谢和膜转运功能的基因在KIRC和KIRP中均与ACE2表达正相关，与TMPRSS2的表达呈弱负相关。同时，ACE2与TMPRSS2表达表现出弱负相关(C-D)。接着，研究者对这些基因与患者生存之间的关系进行分析。与ACE2表现一致，7个基因的低表达与KIRC患者生存较差相关，而其余4个基因(RAB3IP、SLC3A1、AFTPH和CLTRN)与KIRP患者生存相关。以上结果进一步表明ACE2与代谢过程密切相关，是肾癌预后良好的生物标志物。

.ACE2的共表达分析

7.基因表达与药物敏感性的相关性分析

整合GDSC数据库中癌细胞系的药物敏感数据和基因表达谱数据，基于Spearman相关性分析对基因表达与药物敏感性之间的相关性进行探索。正相关表明基因高表达与药物耐药相关，反之亦然。研究者发现ACE2、SLCO4C1、SLC3A1低表达与多种药物耐药相关，而TMPRSS2高表达则与耐药相关 ()。以上结果揭示出肾癌潜在的治疗靶点。

.基因表达与药物敏感性的相关性分析

8.ACE2与免疫标志物相关性分析

ACE2是RAS家族的主要成员之一，在高血压、糖尿病等多种疾病中发挥重要作用。相反，负责ACE2生成的Ang1-7则具有抗炎作用。因此，研究者进一步研究ACE2与KIRC和KIRP中不同免疫细胞标记物之间的相关性。ACE2在KIRC和KIRP中与CD79A，M1巨噬细胞等免疫相关细胞浸润负相关。

9.SARS-CoV病毒感染后ACE2表达改变

考虑到ACE2在肾癌预后以及在SARS-CoV-2感染中的重要作用，研究者进一步探讨冠状病毒对ACE2的影响。研究者从GSE30589和GSE59185数据中获得SARS-CoV感染后ACE2的表达变化。ACE2在感染SARS-CoV小鼠的Vero E6细胞和肺组织中表达明显下调(A-B)，说明由于SARS-CoV和SARS-CoV-2具有高度的同源性，ACE2的表达也可能被SARS-CoV-2降低。

. SARS-CoV病毒感染后ACE2表达改变

今天的内容就是这些，是不是思路超级简单清晰呢？最后让我们再来对这篇文章进行一下总结吧，研究者发现ACE2在多种人体组织中广泛表达，其中在肾脏中表达程度较高，且与癌旁组织相比在KIRC和KIRP中表达上调，与预后较差相关。接着基于ACE2表达和临床危险因素构建肾癌预测模型，并基于GSEA富集分析识别与ACE2表达相关的生物学过程，基于WGCNA构建ACE2的共表达网络。最后基于GDSC数据对ACE2及其相关基因表达与药物相应之间的关系进行分析。

本文是一篇还算典型的单基因分析文章，思路简单易学，非常适合初学者学习和模仿，感兴趣的同学可以尝试下，不同的基因+不同的癌型+不同的分析方法就又是一篇完全不同的文章咯！正在投稿的同学也可以关注下International Journal of Biological Sciences，对生物信息研究非常友好，最新影响因子已经蹭蹭蹭涨到6+分了哦。