结果:
在质量控制和去除批次效应, 在治疗前(PD-1 抗体联合化疗,患者 08)和治疗后(达到 pCR,患者 06)之间GSE207422 scRNA-seq 数据,10,441 个单细胞被聚集成 13 个主要簇,特异性基因用于用经典标记注释细胞类型。
为了表征对治疗的反应 TME 重塑,作者计算了治疗前和治疗后患者不同细胞类型的比例。
作者应用 SCENIC 来识别关键调节因子。SCENIC 可以同时重建基因调控网络并从 scRNA-seq 数据中识别细胞状态。确定了显著活跃的调节子。 SCENIC 将顺式调控序列信息与 RNA-seq 数据链接在一起。 SCENIC 包含三个主要步骤,包括共表达分析、靶基因基序富集分析和调节子活性评估。 主要结果包括一系列调节子(每个调节子代表一个 TF 以及一组共表达和基序显着富集的靶基因)和每个细胞的调节子活性评分 (RAS)。 通过应用上述改进的 SCENIC 方法,作者鉴定了 139 个包含 8839 个靶基因的重要调节子。
引人注目的是,这 139 个调节子被组织成 14 个主要模块,对于每个模块,作者分析了它们的平均活动评分,当将每个模块的平均活动评分映射到 UMAP 上时,作者发现,比较新辅助免疫治疗联合化疗前后,髓系细胞在模块 M5 中表现出最显着的差异。
接下来,通过分析 14 个模块中的方差分量对调节子进行排序。此外,通过计算调节子特异性评分 (RSS),作者确定了细胞类型特异性调节子。有趣的是,PPARG 调节子(包含 23 个靶基因:FTL、ACP5、GRN、ASAH1、FBP1、CTSS、APOE、GLUL、SLA、TXNIP、BRI3、CD68、MSR1、VSIG4、BHLHE41、ALDH2、ALOX5、CSTB、TMBIM1、CD52、LIPA、GPNMB 和 CPM)在模块 M5 中显著共享,并且也是骨髓细胞特异性调节子,表明 PPARG 调节子可能影响免疫治疗。
为了研究 PPARG 调节子在本研究中的临床作用,作者使用 AUCell 和 GSVA 验证了其功能。根据 TCGA 泛癌队列,基于单变量 Cox 回归分析,高 PPARG 调节子和低 PPARG 调节子之间没有显着的预后差异,表明 PPARG 调节子不是纯粹的预后指标。
然而,在达到 pCR 的治疗后组 (GSE207422 患者 06,新辅助免疫治疗联合化疗)中 PPARG 调节子的评分高于治疗前组 (GSE207422患者 08,新辅助免疫治疗联合化疗),在患者 05 GSE207422 (治疗前) 与患者 11 (治疗后达到主要病理反应 [MPR])中观察到相同的结果,此外,根据 GSE207422 数据,新辅助免疫治疗联合化疗后,MPR 组 PPARG 调节子的 AUCell 高于非 MPR (NMPR) 组和补充图6另一个 CRC scRNA-seq 数据集 (GSE205506) 显示了相同的结果。对于达到 pCR 的患者,与治疗前数据相比,PPARG 调节因子的 AUCell 在治疗后数据中更高, 新辅助免疫治疗后,在 pCR 组和肿瘤组织中发现 PPARG 调节子的 AUCell 分别高于非 pCR 组和正常组织。
通过使用一系列大量 RNA-seq 数据 (GSE207422、GSE126044 和 PRJEB23709 进一步进行验证;无花果。4G-I)。在接受免疫治疗±化疗的晚期非小细胞肺癌 (NSCLC) 患者的另外两个 RNA-seq 数据集 (GSE135222 和 Orient-11) 中,高 PPARG 评分与较好的预后相关。此外,PPARG 调节子与免疫评分呈正相关
接下来,作者根据 scGate R 软件包从 GSE207422(LUAD 样本)和 GSE205506(CRC 肿瘤样本)中筛选髓系细胞标志物(“CD14+”、“FCER1A-”)的表达来选择髓系细胞簇。作者总共获得了 18,488 个髓系细胞。基于 PPARG 的 AUCell,作者构建了 PPARG + 髓系细胞图谱,并将这些细胞分为 14 个簇 (I-XIV) ,值得注意的是,PPARG 的中位 AUCell 在集群 I、II 和 III 中超过 0.50。具体来说,聚类 I、II 和 III 在治疗后数据中占主导地位(GSE207422患者 06 和患者 11)。同样,对于 CRC,治疗反应组的 I、II 和 III 簇的分数大于无反应组和治疗前组。
此外,外部验证产生了相同的结果。当比较 BRCA scRNA-seq 数据的反应组和非反应组时,簇 I、II 和 III 的分数较高。总体而言,聚类 I 、 II 和 III 与免疫治疗反应相关,并提供了用于识别聚类 I 、 II 和 III 的标志物。 总之,在本研究中,作者构建了一个 PPARG 网站, 上传 scRN A-seq 数据矩阵时,会提取骨髓细胞。 然后,计算每个骨髓细胞的 PPARG 调节子的 AUCell 评分,并确定 PPARG 高表达的簇 I、II 和 III 的比例。
总结
scRNA-seq 分析结合泛癌数据大量 RNA-seq 分析揭示了新辅助免疫治疗前后的 TME 以及良好反应者和不良反应者之间的 TME 特性不同。 作者确定 PPARG 调节因子是 ICI 反应的预测因子。 此外,髓系细胞图谱能够识别 PPARG + 亚簇,并提供强大的发现工具和资源价值。