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郑树森院士文章:ncRNAs 介导的 EZH2 高表达与肝细胞癌的预后不良和肿瘤免疫浸润相关 | MDPI Genes 精选

已有 3889 次阅读 2022-8-3 10:25 |个人分类:学术软文|系统分类:论文交流

作者简介

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郑树森 院士

中国工程院

中国工程院院士、法国国家医学科学院外籍院士、浙江大学外科学教授。现任中国医学科学院器官移植诊治重点实验室主任、浙江大学学术委员会副主任、浙江大学器官移植研究所所长、浙江大学附属第一医院学术委员会主任、肝胆胰外科主任,中华医学会副会长、中国医师协会副会长、中国医师协会器官移植医师分会会长、美国外科医师协会会员 (FACS)、国际活体肝移植执行委员会委员及国际肝胆胰协会委员。郑院士是我国器官移植以及多器官联合移植的开拓者和学术带头人,在国际上首次提出了包含肿瘤生物学特性的肝癌肝移植受体选择标准——“杭州标准”,创建了成人活体肝移植技术体系和低剂量乙肝免疫球蛋白 (HBIG) 联合核苷类似物预防肝移植术后乙肝复发方案,多年来致力于肝移植技术的创新和推广应用。

文章引言

肝细胞癌是肝癌的主要形式,伴随着复杂的调控网络。越来越多的研究表明,EZH2 的异常基因表达与肝细胞癌进展有关。然而,目前尚缺乏对 EZH2 在肝细胞癌中的表达、预后、突变和生物学机制的全面研究,在肝细胞癌中 EZH2 与肿瘤免疫浸润的相关性也有待确定。在本研究中,作者首先分析了 EZH2 在人类癌症的一系列癌症基因组图谱 (TCGA) 临床样本中的表达及其预后价值,并探索了肝细胞癌中 EZH2 介导的致癌作用的分子机制。此外,文章还探索了肝细胞癌中 EZH2 表达与肿瘤相关免疫细胞浸润、免疫检查点阻断和免疫治疗反应之间的关系。

研究过程

使用癌症基因组图谱 (TCGA) 和基因型组织表达 (GTEx) 数据进行差异表达分析和预后分析。利用 RNA 相互作用百科全书 (ENCORI) 数据库来预测可能与 EZH2 结合的候选 miRNA 和 lncRNA。文章经过综合分析 (包括表达分析、相关分析和生存分析),最终确定了导致 EZH2 过表达的 ncRNA。

研究结果

1. EZH2的组学分析 (Omics Analysis)

EZH2 (Gene ID: 2146) 在染色体 7q36.1 上编码,包含 25 个外显子。EZH2 致癌基因编码五种主要蛋白质亚型,由组蛋白-赖氨酸 N-甲基转移酶 EZH2 亚型 a–e 组成,主要分布在核质中。EZH2 包含一个 EZH2_WD 结合域 (pfam11616) 和一个 SET 域  (cl02566),并且在多个物种中高度保守。详见图1。

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图1. EZH2 的染色体定位、蛋白质定位和保守分析。(A) 人类 EZH2 的染色体定位和蛋白质二级结构;(B) EZH2 蛋白在细胞中的主要位置; (C) 氨基酸序列中 EZH2 的保守结构域; (D) EZH2 在不同物种中的系统发育树; (E) 不同物种间 EZH2 蛋白的保守性。

2. EZH2 表达的泛癌分析 (Pan-Cancer Analysis)

EZH2 在肿瘤组织中的表达水平明显高于相应的正常组织,然而,在 KICH、PAAD 和 PCPG 中没有观察到 EZH2 的显着差异 (图2)。推论上调的 EZH2 可以支持肿瘤生长,并可能是 15 种癌症发生癌变的关键调节因子。

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图2. EZH2 在不同肿瘤类型中的差异表达。(A) 通过 TIMER2 分析 EZH2 基因在不同癌症类型中的表达状态 (数据来自TCGA) 。** p < 0.01;*** p < 0.001;(B) EZH2基因在不同癌症类型中的表达状态通过 GEPIA2 (数据来自 TCGA 和 GTEx) 进行分析。* p < 0.05。

对于上述 15 种癌症,通过 OS、DFS、PFI、DSS 四种预后相关指标的组合来评估 EZH2 的预后价值 (图3,图4)。通过四种预后相关指标的组合判断上调的 EZH2 可用作肝细胞癌患者的不利预后生物标志物。

3. EZH2在人类癌症中的预后分析 (Prognostic Analysis)

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图3. GEPIA2 和 Sangerbox 数据库分析的具有高和低 EZH2 表达的人类癌症的 Kaplan-Meier 生存曲线。(A) 总生存期 (OS);(B) 无病生存 (DFS)。

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图4. GEPIA2 和 Sangerbox 数据库分析的具有高和低 EZH2 表达的人类癌症的 Kaplan-Meier 生存曲线。(A-F) 无进展间期 (PFI);(G-K) 疾病特异性生存 (DSS)。

4. EZH2 上游 miRNA 的预测

鉴定出 12 个 miRNA,可能通过靶向 EZH2 参与调节调节剂的表达,确定可能与 EZH2 结合的上游 miRNA (图5)。结果表明 EZH2 表达的 hsa-miR-101-3p 调节可能参与 LIHC 进展。

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图5. 肝细胞癌中 EZH2 潜在上游调控 miRNA 的预测和鉴定。(A) 预测的 miRNA-EZH2 网络;(B) 肝细胞癌中候选 miRNA 与 EZH2 的相关性,其中红色代表正相关,蓝色代表负相关;(C, D) hsa-miR-101-3p 和 hsa-miR-26b-5p在肝细胞癌组织和正常组织中的差异表达分析;(E, F) hsa-miR-101-3p 和 hsa-miR-26b-5p 在肝细胞癌中的预后分析;(G) hsa-miR-101-3p 和 EZH2 的配对信息。

5. hsa-miR-101-3p 上游 lncRNA 的预测

基于 ENCORI 数据库探索了 hsa-miR-101-3p 的上游 lncRNA。鉴定出 63 个可能的 hsa-miR-101-3p 的上游 lncRNA。最终确定 SNHG6 和 MALAT1 被 hsa-miR-101-3p 直接靶向,AC239868.3 最终未被鉴定为 hsa-miR-101-3p 的潜在上游 lncRNA。

6. LIHC 中 EZH2 的免疫细胞浸润和趋化活性分析

免疫浸润分析和趋化活性分析结果符合预期 (图6),并强烈表明 EZH2 与免疫细胞浸润和趋化活性呈正相关,在 LIHC 免疫中起着至关重要的作用。

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图6. 肝细胞癌中免疫细胞浸润与 EZH2 水平的关系。(A) 肝细胞癌中不同EZH2拷贝数下各种免疫细胞的浸润水平;(B, C) EZH2 表达水平与肝细胞癌中中性粒细胞、癌症相关成纤维细胞 (CAF)、树突状细胞、B 细胞、CD8+ T 细胞和巨噬细胞浸润水平的相关性。

7. EZH2 与免疫细胞生物标志物在肝细胞癌中的表达相关性

进一步验证 EZH2 与肝细胞癌中免疫细胞浸润呈正相关的观点,作者研究了 EZH2 表达与几种免疫细胞的代表性免疫标志物之间的关系,发现 EZH2 的表达水平与大多数免疫标志物密切相关,研究结果表明这些免疫标记基因在免疫细胞浸润中起关键作用,EZH2 可能参与免疫监视和免疫逃逸。

8. 肝细胞癌中 EZH2 表达与免疫检查点的相关性

基于两个不同的数据库评估了 EZH2 表达与 PD-1、PD-L1 或 CTLA-4 之间的关系 (图7),发现阳性 EZH2 表达可能比阴性表达预测更好的免疫治疗反应。

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图7. 肝细胞癌中EZH2表达与免疫检查点基因的关系。(A, D) PDCD1、(B, E) CTLA4 和 (C, F) CD274。

9. GSEA 对 EZH2 的功能分析

进行 GSEA 以探索 EZH2 的生物学作用 (图8),推断可能与 EZH2 在免疫和代谢功能中的作用相关的信号通路和机制。

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图8. EZH2 高表达和低表达样品的 GSEA。(A) 通过 EZH2 高表达的样本丰富了 KEGG 集合中的基因集;(B) 通过 EZH2 低表达的样本丰富了 KEGG 中的基因集;(C) 通过 EZH2 高表达的样本丰富了 HALLMARK 集合中的基因集;(D) 通过 EZH2 低表达的样本丰富了 HALLMARK 中的基因集。

研究总结

SNHG6 或 MALAT1/hsa-miR-101-3p/EZH2 轴被确定为肝细胞癌进展的潜在调控途径 (图9)。研究发现,EZH2 在多种类型的人类癌症 (包括肝细胞癌) 中高表达,并且与肝细胞癌的不良预后相关。构建了 ncRNA 介导的 EZH2 在肝癌发生和进展中的调控机制,即 EZH2-hsa-miR-101-3p-SNHG6/MALAT1。此外,还发现 EZH2 表达不仅与免疫细胞浸润相关,而且与免疫检查点基因的表达相关。

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图9. SNHG6/MALAT1-hsa-miR-101-3p-EZH2 轴在肝细胞癌发生中的模型。

原文出自 Genes 期刊

High Expression of EZH2 Mediated by ncRNAs Correlates with Poor Prognosis and Tumor Immune Infiltration of Hepatocellular Carcinoma Genes, Genes 2022, 13, 876.

微信链接:https://mp.weixin.qq.com/s/7xTtIInZtcoOwJX1KvvLWw


Genes 期刊介绍

主编:J. Peter W. Young, University of York, The United Kingdom

期刊主题涵盖了与DNA、RNA、染色体、基因、遗传学和多组学相关的所有内容。Genes 下设18个专栏,从人类、动物、植物、微生物、分子遗传、种群进化和高新技术等多个角度全方位审视遗传学和基因组学的前沿研究。

2021 Impact Factor:4.141

2021 CiteScore:5.0

Time to Publication:36 days

Time to First Decision:17.4 days

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