【无标题】

TITLE：Adaptive stress response genes associated with breast cancer subtypes and survival outcomes reveal race-related differences
译名：与乳腺癌亚型和生存结局相关的适应性应激反应基因揭示了与种族相关的差异
期刊：Breast Cancer Research Foundation
日期：2022年6月
下载链接：https://doi.org/10.1038/s41523-022-00431-z

研究介绍：
侵袭性乳腺癌变种，如三阴性和炎症性乳腺癌，导致非裔美国人（AA）患者与白人（W）患者在生存率和临床结果方面存在差异。我们以前发现了抗凋亡蛋白XIAP在调节肿瘤细胞适应性应激反应（ASR）中的主导作用，ASR促进了高增殖、耐药表型。利用肿瘤基因组图谱（TCGA），我们鉴定了46-88个ASR基因，这些基因根据PAM50乳腺癌亚型的不同存在差异表达（2倍变化和调整后的p值<0.05）。平均而言，在所有226个ASR基因中，有20%表现出与种族相关的差异表达。这些基因在细胞周期、DNA损伤反应、信号转导和细胞死亡相关过程的调控中具有功能相关性。此外，23%的差异表达ASR基因与AA和/或W乳腺癌患者的生存相关。这些已确定的基因代表了改善乳腺癌预后和缓解相关健康差异的潜在治疗目标。
研究目的：
调查了XIAP驱动的ASR基因集在乳腺癌亚型中的表达谱，确定了该基因集中与种族相关的差异表达基因，并确定了ASR基因表达与不良生存结果之间的关联。
数据与方法：
数据：
使用TCGAbiolinks R包下载了TCGA存储库中的TCGA RNAseq原始计数数据。下载的 RNAseq原始计数表达数据使用Limma R包针对RNAseq文库大小和分散进行了标准化。 采用了以下多变量实验设计：样本定义（主要实体瘤、转移性和实体组织正常）、PAM50亚型（Basal、Her2、LumB、LumA和Normal-like），患者的自我识别种族（非洲裔美国人 （AA）、白人 （W）、亚洲人、阿拉斯加原住民和未报告的）。尽管被描述为正常样，但正常样亚型包括肿瘤样本，而不是与正常相邻的。
方法：
基因表达分析
ASR基因集中共有226个基因，其中包括101XIAP相关、11个NFκB靶点、10个MNK靶点、33个氧化应激反应（OSR）相关、13个TGFβ相关、6个JAG1-Notch靶点和使用TCGA 乳腺浸润癌表达数据集提交了52个免疫相关基因，以及属于多个ASR集的14个基因，以进行比较分析。通过对limma中的一系列阵列应用加权或广义最小二乘的线性模型进行差异基因表达分析，并使用 Benjamini-Hochberg方法计算调整后的p值，如前所述。使用 R 随机函数，选择了226个随机基因来执行与对照相同的分析。
基因富集分析
使用 biomaRt R包查询GO功能。GO功能使用集合识别名称与TCGA表达数据集中的基因匹配。 通过topGO和org.Hs.eg.db R包进行了富集分析。选择了表现出差异表达的ASR基因，具有fold-change > 2 以及调整后的p值< 0.05。topGo分析中选择的节点大小为10，它测试了差异表达基因组中GO功能的过度表达，统计检验是Kolmogorov-Smirnov。确定KS < 0.05作为统计显着性的截止值。使用rrvgo进一步减少了GO功能。
生存分析
与TCGA表达数据相关的临床数据用于进行生存分析。对属于所示PAM50亚型的所有患者（包括 AA、W、亚洲和阿拉斯加原住民和未报告的）的生命状态和死亡时间进行了适当注释并拟合到Cox比例风险模型中。生存R软件包 用于计算每个单位的风险比和给定差异表达ASR基因的p值，使用Breslow方法计算累积基线风险函数的最大似然估计。给定差异表达ASR基因的Kaplan-Meier图是通过比较第75或第25个百分位的存活概率生成的，患者按差异表达的ASR基因的表达水平分组。Kaplan-Meier图是使用survminer R包生成的。
结果：
表1、ASR基因及其功能途径列表。

图1、TCGA中按定义、种族和PAM50亚型划分的乳腺癌样本数量。饼图描述了TCGA PAM50亚型中乳腺癌样本的数量：对于所有样本（a）、来自AA患者的样本（b）或来自W患者的样本（c），Basal、Her2、LumB、LumA、Normal-like。d乳腺癌亚型中XIAP、OSR-免疫和TGFβ相关基因特征的表达水平评分。箱线图与散点图重叠，描绘了指定乳腺癌亚型中XIAP、OSR、免疫和TGFβ相关ASR基因特征的计算得分，并按患者种族、AA或W分层。Wilcoxon符号秩检验是用于检查显着性（*调整后的p值< 0.05；**调整后的p值< 0.001；***调整后的p值< 0.0001；和ns，不显着）。中心线表示中位数，框的边界表示置信区间。

图2、PAM50亚型中DE-SN和DE-SS的识别。火山图描绘了与正常相邻（a）或彼此（b）相比的指定PAM50亚型中的ASR基因水平。X轴和y轴上分别显示了log2FC和-log10（调整后的p值）。这些点对应于所有ASR基因，蓝色突出显示的点代表DE-SN（a）和DE-SSc），其差异倍数＞2，调整后的p值＜0.05。b和d条形图分别描绘了a和c中的DE-SN和DE-SS的数量。线条的颜色表示DE-SN（b）或DE-SS（d）是上调（绿色）还是下调（蓝色）。条形内的数字对应于上调或下调的DE-SN（b）或DE-SS（d）的数量。比较显示在每个条形下方，而DE-SN（DE-SN的数量）或DE-SS（DE-SS的数量）的数量显示在y轴上。

图3、DE-SN之间的交集。在比较PAM50亚型和正常相邻样本后，描绘了共同的DE-SN的维恩图。b和c热图描绘了在所有PAM50亚型（b）中显着变化的DE-SN或在PAM50亚型（c）中动态差异表达的DE-SN的表达倍数变化。

图4、AA或W患者PAM50亚型中DE-SN或DE-SS的鉴定。柱形图描绘了来自 AA患者的乳腺癌样本中DE-SN （a）或DE-SS （b）的数量。与a和b类似，c和d分别描述了W患者乳腺癌样本中DE-SN或DE-SS的数量。条的颜色、条内的数字和轴如图2所示。b与a相同，但DE-SS是在PAM50亚型相互比较后确定的。 DE-SN（e）或DE-SS （f）之间的交集，有或没有按患者种族对样本进行分层。e和f 维恩图分别描绘了在指示的PAM50亚型的样本与正常相邻样本之间进行比较或在指示的PAM50亚型的样本之间进行比较之后确定的常见 DE-SN。浅蓝色圆圈表示未按患者种族分层确定的DE-SN，浅紫色圆圈表示仅在W患者的乳腺癌样本中确定的DE-SN，黄色圆圈表示只在AA患者的乳腺癌样本中确定的DE-SN。
表2、在给定的PAM50亚型中，AA或W之间差异表达的ASR基因

图5、DE-SN的GO富集分析。柱形图描绘了仅来自AA患者（a）或仅来自W患者（b）的PAM50亚型的DE-SN显著、p值<0.05、富集的GO功能。a和b中的x轴表示由Kolmogorov-Smirnov检验得出的-log10p值。不同的颜色代表不同大类的GO功能。

图6、DE-SN的生存分析。Kaplan-Meier图描述了基础（a）、Her2（b）和正常（c）的DE-SN水平与乳腺癌患者总体生存概率的关系。DE-SN显示HR>1.5或<0.58，p值<0.05。比较PAM50亚型乳腺癌患者的生存概率，PAM50亚型表达高、低或中等（第75、25或25-75百分位数）的DE-SN。高、低或中等组的患者数量（pt#）被指示。d维恩图显示了在指定的PAM50亚型中，与AA或W乳腺癌患者总体生存概率相关的DE-SN的数量。

表3、仅使用AA、仅使用W或同时使用AA和W的患者总体存活率与De-SN相关。

结论：
分析表明，患者的自我认同种族和估计的全球血统在很大程度上是一致的。因此，与血统相关的个体水平差异和异位负荷差异也可能导致我们已经确定并发现与乳腺癌亚型和生存相关的ASR基因的差异。为了进一步了解与乳腺癌亚型和生存相关的ASR基因差异的健康决定因素，未来的研究应侧重于估计ASR基因染色体区域的本地血统，并评估与乳腺癌亚型和生存的关联。尽管TCGA比其他癌症拥有更多来自AA患者的乳腺癌样本，但一个主要挑战是在对PAM50亚型进行分类后可从AA患者获得的乳腺癌数据集数量有限，只有6个样本被指定为正常，呈现有限种族相关的比较差异基因表达分析的能力，并掩盖了不同种族或血统的乳腺癌患者之间生存的任何潜在差异。对乳腺癌中ASR基因的机制研究正在进行中，同时人们认识到需要更大的独立队列，其中包含针对社会层面、社区层面和机构层面的健康决定因素进行注释的样本，以识别和验证生物标志物。