影響因子：7.4
研究概述：癌癥免疫療法可增強人體的天然抗腫瘤免疫反應，已被證明在治療復發性或轉移性癌癥方面具有潛力。新抗原療法是免疫療法精確消除腫瘤的最普遍方法。科研人員正在探索使用腫瘤新抗原作為潛在有效治療方法的可能性，以改善COAD患者的治療選擇。MUC家族的腫瘤相關糖肽抗原可作為COAD免疫治療疫苗開發的理想靶標。但是，還未有研究對包括多個數據庫的 COAD 中 MUC 突變情況進行綜合生物信息學分析。因此，這項研究通過對公開資料的綜合分析，獲得了MUC突變基因的新抗原候選基因，并建立了一個預測模型，用于啟動MUC突變來源的高置信度新抗原的選擇。作者為COAD中基于腫瘤新抗原的免疫治療提供了一系列潛在的候選藥物。這項研究將會促進基于新抗原的免疫療法在COAD中的廣泛應用。
基因集相關生信分析歡迎交流
研究結果：
探索COAD相關數據集中的 MUC 基因突變情況
為了鑒定COAD中潛在的腫瘤新抗原，作者在兩個不同數據集中確定了MUC基因的突變頻率。首先，作者展示了在cBioPortal數據庫（包括2070個COAD樣本）中19個MUC基因的突變頻率（圖A）。基因分別為MUC16（14%）、MUC17（8%）、MUC5B（7%）、MUC2（4%）、MUC4（4%）和MUC6（2.9%）等，具體如圖B。隨后，作者通過TCGA數據集的172個樣本探索了相同MUC基因的突變頻率（圖C）。雖然這結果與cBioPortal數據庫分析結果有相同趨勢，但是MUC16 的突變頻率高達75.4%，這可能是由于樣本量小以及數據固有的隨機性導致的。將兩個數據庫對比分析，最突出的基因包括 MUC16、MUC17、MUC5B、MUC2、MUC4 和 MUC6。這些結果表明，MUC家族基因在癌癥生物學中的不同作用和潛在意義。
MUC基因在COAD中的預后意義
為了研究MUC 家族能否作為 mRNA 疫苗潛在候選靶標，作者通過2070 個COAD樣本的生存數據分析了所有 MUC 基因突變的預后意義（圖A）。共鑒定出3個與DFS相關的基因，分別為MUC4、MUC16、MUC17和 1 個與PFS相關的的基因---MUC6（圖B） 。只有 MUC13、MUC20 和 MUC5B 被發現與 OS 顯著相關（圖 C，D）。上述結果強調了MUC基因在COAD患者預后的關鍵作用，揭示了MUC基因對臨床實踐和治療干預的潛在影響。
MUC基因與COAD的相關性
作者分析了MUC基因與COAD臨床因素的相關性。首先，作者通過 cBioPortal 數據庫獲得了 COAD 中突變頻率最高的前 10 個基因，分別為APC、TP53、TTN、KRAS、SYNE1、MUC16、FAT4、PIK3CA、FLG和LRP1B（圖A）。隨后，作者通過蛋白互作網絡以探索突變的MUC基因與這十大基因之間相互作用關系。結果顯示，這10個基因中由SYNE1、FAT4、PIK3CA、FLG和LRP1B組成的亞群與MUC家族基因的突變顯著相關，其中MUC家族主要包括MUC1、2、3、4、5AC、5B、6、13、15、16、17、19和22。此外，作者還分析了MUC基因突變狀態與MSI和TMB之間的關系（圖C）。研究發現，MUC2、MUC4、MUC5B、MUC6和MUC16 這5個MUC基因的突變狀態與TMB強相關（圖D）。MUC突變與TMB/TSI之間的強相關性解釋了MUC突變對腫瘤進展和免疫治療的潛在影響。
MUC家族突變的免疫學相關性
MUC突變可能有助于COAD患者的免疫治療，為了全面描述在這過程中MUC突變的免疫學作用，作者分析了MUC家族基因突變與腫瘤微環境和免疫亞型之間的關系。作者將COAD患者分為MUC突變型和野生型兩組，比較這兩組間免疫細胞CD8 T細胞、CD4 T細胞、樹突狀細胞、髓源性抑制細胞、巨噬細胞、B細胞、中性粒細胞、NK和Treg細胞的富集評分之間的差異。結果表明，在COAD患者中，MUC家族突變與腫瘤相關免疫細胞之間具有相關性（圖A-E）。
除此之外，作者將樣本根據MUC拷貝數變異（CNV）的不同類型分為5組，并分析出MUC16、MUC17、MUC5B、MUC4、MUC2和MUC6這6個基因在這5組的免疫細胞富集評分，包括CD8 T細胞、CD4 T細胞、樹突狀細胞、中性粒細胞、Th2細胞、B細胞和NKT細胞，之間存在顯著差異。上述結果表明，MUC家族的突變，包括MUC16、MUC17、MUC5B、MUC4、MUC2和MUC6對COAD患者具有免疫原性，主要表現在獲得的免疫評分更高以及免疫細胞更多，尤其是CD8+ T細胞。
有研究發現，免疫檢查點（ICP）基因在免疫細胞浸潤和免疫治療中發揮作用，作者分析了COAD患者中MUC家族基因突變與ICP基因的基因表達的相關性。結果顯示：COAD患者中MUC家族基因突變與ICP基因的基因表達呈正相關，其中ICP基因主要包括以下幾種類型：免疫抑制劑，包括CD244、CD274、CD96、CTLA4、HAVCR2、IDO1、LAG3、PDCD1、PDCD1、LG2、TGFβ1和TIGI等（圖A）；免疫刺激劑，包括 C10orf54、CXCR4、KLRC1、KLRK1、MICB、TNFSF13 和 TNFRSF25（圖B）；MHC分子包括HLA-DMA、HLA-G、TAP2、TAPBP等（圖C）；趨化因子包括 CCL4、CCL5、CCL24、CXCL9、CXCL13、CXCL14 和 CXCL16（圖D）；受體包括 CCR3 和 CXCR4（圖E）。另外，高MUC16表達也在C1（傷口愈合）免疫亞型中得到促進，而MUC5B在CIN分子亞型中得到促進。這表明，MUC突變基因可能參與TME重建過程。綜合上述結果分析，MUC 家族基因突變可能通過與 COAD 組織中的免疫浸潤細胞、ICP、MSI 和 TMB 相互作用來影響抗腫瘤免疫過程。這些結果表明，來自MUC家族突變的肽片段可能是COAD的潛在新抗原。
COAD中MUC突變新抗原的特征
為了獲得COAD突變基因的潛在新抗原譜，作者使用DAI方法全面分析了來自TSNAdb數據庫中的531個COAD樣本中MUC家族的所有突變情況，以此方法獲得高置信度的TSA。作者通過TSNAD v1.0 NetMHCpan v2.8算法獲得了1243個由于SNV產生的MUC突變新抗原，通過TSNAD v1.0 NetMHCpan v4.0算法獲得了452個由于SNV產生的MUC突變新抗原，其中由于 MUC16突變產生了282個新抗原，由于 MUC17突變產生了38個新抗原，由于 MUC5突變產生了35個新抗原，由于 MUC4突變產生了28個新抗原，由于 MUC6突變產生了27個新抗原，由于 MUC5突變產生了17個新抗原（圖B）。MUC突變新抗原的兩個最具結合力的HLA等位基因是HLA-C12:03和HLA-A02:01（圖A）。隨后，通過TSNAdb v2.0算法獲得了更具有高置信度的新抗原。結果顯示，共鑒定出包括157個INDELs、1個TS和57個SNVs的MUC突變基因的325個潛在新抗原。在157個INDELs中，排名前三的MUC突變新抗原分別是MUC4、MUC5B和MUC5AC（圖D）。此外，作者應用了DAI工具來選擇更高置信度的親和力新抗原，并從57個SNVs中獲得了10個高置信度的SNV MUC突變新抗原（圖C）。
研究總結：
通過多種數據來源鑒定免疫原性新抗原是開發有效免疫療法的關鍵步驟。為了驗證MUC家族是否可以靶向COAD的腫瘤特異性免疫治療，作者對MUC家族基因突變情況進行了全面徹底的篩選，并對COAD中MUC突變情況的免疫浸潤水平進行了分析。經過研究分析，MUC突變基因具有作為預后和免疫生物標志物預測因子的潛在價值。并且，MUC突變基因與COAD中的關鍵ICPs（如CD274（PD-L1）、CTLA4等）以及MSI和TMB之間存在很強的關系。這些結果都揭示了MUC突變基因在免疫治療方面具有價值，可能用于COAD患者的治療。所有這些結果極大地擴展了靶向癌癥抗原的范圍，并確定了COAD中抗MUC免疫治療的新工具。綜上所述，作者通過綜合分析相結合的方式鑒定了COAD中MUC突變基因的候選新抗原，并建立了一個預測模型，以啟動MUC突變來源的高置信度新抗原的選擇。這些靶點可能是基于新抗原的免疫治療的潛在靶點，可能會促進基于新抗原的免疫療法在COAD中的廣泛應用。
