生信分析丨基于m6A调控因子的综合分析发5分+SCI

大家好！今天跟大家分享的文献是2021年6月发表在frontiers in Molecular Biosciences（2020年IF=5.246）杂志上的一篇文章。作者对33种TCGA癌症的17个m6A调控因子进行系统分析，发现m6A调控因子在TCGA癌症的免疫微环境中起到重要作用。

题目：Pan-Cancer Prognostic, Immunity, Stemness, and Anticancer Drug Sensitivity Characterization of N6-Methyladenosine RNA Modification Regulators in Human Cancers

泛癌N6-甲基化修饰调控因子的预后，免疫，干性和抗癌药物敏感性研究

摘要

N6-甲基化RNA修饰在多种癌症发生过程中起着重要作用。本研究鉴定了m6A调控因子在肿瘤免疫微环境，生存，干性打分和抗癌药物敏感性中的重要作用。使用Wilcox检验鉴定33种TCGA癌症类型和UCSC正常组织中17个m6A的差异表达情况。使用survival和survminer包进行m6A调控因子的生存分析。使用Spearman和Pearson相关性检验鉴定m6A调控因子表达水平和肿瘤免疫微环境，肿瘤干细胞打分和抗肿瘤药物敏感性的相关性。使用ConsensusPathDB研究m6A调控因子的功能富集。17个m6A调控因子在18种TCGA癌症中差异表达。相关性分析表明，m6A调控因子表达水平越高，肿瘤干细胞程度越高。抗肿瘤药物敏感性分析表明ZC3H13表达水平与selumetinib, dabrafenib, cobimetinib, trametinib和hypothemycin等抗肿瘤药物显著正相关。YTHDF2与抗肿瘤药物dasatinib显著负相关。泛癌免疫亚型分析表明这17个m6A调控因子在不同免疫亚型中存在显著差异。作者的研究为揭示m6A调控因子在癌症肿瘤免疫微环境，干性打分和抗肿瘤药物敏感性中的作用提供全面的信息。

流程图

结果

1. 数据的获取和整理

从UCSC Xena下载33种TCGA癌症的转录组数据，免疫亚型数据和干性打分数据。

2. m6A调控因子在18种癌症中的表达水平

图1为m6A去甲基化酶（FTO和ALKBH5）（图1A和1B），m6A甲基化转移酶（ZC3H13,METTL3,METTL14,RBM15,RBM15B,VIRMA和WTAP）（图1C-1I），和m6A绑定蛋白（IGF2BP3,YTHDF1,YTHDF2,IGF2BP1,HNRNPA2B1,HNRNPC,YTHDC1和YTHDC2）（图1J-1Q）在18种癌症组织和正常组织中的表达水平。结果表明，ALKBH5, YTHDC1和YTHDC2在LUAD组织和正常组织中没有差异。m6A甲基转移酶和去甲基酶在LUAD组织和正常组织中存在显著差异。m6A结合蛋白在LUAD组织和正常组织中存在显著差异。

图1 m6A调控因子的差异表达

图2A展示m6A调控因子在18种TCGA肿瘤中的表达水平。YTHDF2, YTHDF2, HNRNPC和HNRNPA2B1的表达水平较高而IGF2BP1和IGF2BP3的表达水平较低。图2B为m6A调控因子表达水平的聚类热图，IGF2BP3, HNRNPC, YTHDF1在LUAD中的表达水平较高，IGF2BP1和IGF2BP3在LUSC中的表达水平较高。

图2 m6A调控因子的箱线图和聚类热图

本研究流程图如图3所示。

图3 流程图

3. m6A调控因子的泛癌生存分析

生存分析表明KIRC中高表达ZC3H13与预后较好有关（图4A），LUAD中高表达HNRNPC与预后较差有关（图4B）。MESO和UCEC中高表达IFG2BP1与预后较差有关（图4C和4D）。KIRC, KIRP, LGG和MESO中高表达IGF2BP3与预后较差有关（图4E-4H）。KIRC中高表达METTL14与预后较好有关（图4I）。ACC中低表达RBM15与预后较好有关（图4J）。UVM中低表达RBM15B与预后较差有关（图4K）。READ中高表达YTHDC2与预后较好有关（图4L）。LIHC中低表达YTHDF1与预后较好有关（图4M）。LGG中高表达YTHDF2与预后较差有关（图4N）。KIRC中VIRMA与预后较差有关。ACC和LGG中高表达HNRNPA2B1与预后较差有关（图4P和4Q）。如图4R所示，METT2, METTL14, RBM15, YTHDC1和YTHDF1是KICH, PCPG和PRAD的高风险因子。RBM15B是KICH和PRAD的高风险因子。ZC3H13是KICH的高风险因子。YTHDC2是KICH, PCPG和PRAD的高风险因子。YTHDF2, HNRNPC和ALKBH5是KICH和PRAD的高风险因子。IGH2BP1是KICH和LGG的高风险因子而IGH2BP1是PCPG和PRAD的低风险因子。

图4 m6A调控因子的生存分析

4. m6A调控因子的ConsensusPathDB分析

ConsensusPathDB分析表明m6A调控因子富集在RNA代谢，mRNA加工信号通路pre-mRNA加工，表明m6A调控因子参与mRNA成熟加工和mRNA代谢过程。

图5 ConsensusPathDB分析

5. m6A调控因子的相关性，Cox和肿瘤免疫微环境分析

m6A调控因子相关性分析表明，METT14表达水平与YTHDC1表达水平正相关。YTHDC1表达水平与HNRNPA2B1表达水平正相关。FTO表达水平与IGF2BP1表达水平负相关（图6A）。如图6B和6C所示，大部分m6A调控因子的表达水平与RNAss和DNAss正相关，表明m6A调控因子表达水平越高，肿瘤干性打分越高，肿瘤干细胞活性越高，肿瘤分化程度越低。如图6D-6F所示，大部分m6A调控因子与免疫打分，基质打分和estimate打分显著负相关，表明33种TCGA癌症中免疫细胞和基质细胞比例较低。如图图6G所示，m6A相关基因的表达水平在不同免疫亚型中显著差异表达。

图6 m6A调控因子的相关性分析

6.m6A相关基因表达水平与药物敏感性的相关性分析

如图7所示，ZC3H13和IGF2BP3的表达水平与trametinib和cobimetinib的敏感性正相关。YTHDC2和METTL14的表达水平越高，nelarabine的药物敏感性越高。YTHDF2的表达水平越高，dasainib的药物敏感性越低。YTHDF1的表达水平与nelarabine的敏感性正相关。WTAP, METTL14和HNRNPA2B1的表达水平越高，chelerythrine的药物敏感性越高。HNRNPA2B1的表达水平越高，ifosfamide的药物敏感性越高。ZC2H13的表达水平与selumetinib, dabrafenib,和hypothemycin的敏感性正相关。HBRNPC的表达水平越高，amonafide的药物敏感性越高。

图7 m6A甲基化调控因子与抗肿瘤药物敏感性的相关性分析

7. m6A相关基因的表达水平与LUAD和LUSC免疫亚型，临床特征和肿瘤微环境的相关性分析

如图8A所示，LUAD中METTL14, WTAP, RBM15B, RBM15, YTHDC2, ZC3H13, YTHDC1, YTHDF1, FTO, HNRNPC, ALKBH5, IGF2BP1, VIRMA, HNRNPA2B1和IGF2BP3 在免疫亚型C1,C3,C2,C4和C6中显著差异表达。如图8B所示，LUAD中METTL3, METTL14, YTHDC1和 YTHDC2 在病理N0/N1/N2/N3阶段显著差异表达。如图8C所示，LUAD中HNRNPA2B1在病理M0/M1阶段显著差异表达。如图8D所示，LUSC中WTAP, RBM15B, YTHDC2, HNRNPC, FTO, ALKBH5, IGF2BP1, VIRMA, HNRNPA2B1和IGF2BP3 在免疫亚型C1,C4,C3,C2和C6中显著差异表达。如图8E所示，LUSC中ZC3H13, YTHDC1, YTHDF2, HNRNPA2B1和IGF2BP3 在病理N0/N1-3阶段显著差异表达。如图8F所示，LUSC中RBM15B在病理M0/M1阶段差异表达。如图8G所示，LUSC中RBM15B, ZC3H13, YTHDC1, YTHDC2, YTHDF2, VIRMA和HNRNPA2B1中病理阶段TNM显著差异表达。如图8F所示，LUSC中HNRNPC在不同病理阶段T1/T2/T3/T4显著差异表达。

图8 LUAD和LUSC中m6A调控因子表达水平的相关性分析

如图9A所示，LUAD中WTAP, RBM15, YTHDF2, RBM15B, YTHDF1, HNRNPC, IGF2BP1, VIRMA, HNRNPA2B1和IGF2BP3 的表达水平与干细胞打分（RNAss）显著正相关，而YTHDC2和FTO的表达水平与干细胞打分（RNAss）显著负相关。METTL3, WTAP, RBM15, YTHDF1, HNRNPC, IGF2BP1, VIRMA, HNRNPA2B1和IGF2BP3 与干细胞（DNAss）显著正相关，而METTL14和YTHDC2的表达水平与干细胞（DNAss）负相关。WTAP, YTHDC2,和FTO与LUAD微环境estimate打分正相关，而METTL3, RBM15, RBM15B, YTHDC1, YTHDF1, YTHDF2, HNRNPC, ALKBH5, IGF2BP1, VIRMA和HNRNPA2B1与LUAD微环境estimate打分负相关。如图9B所示，LUSC中METTL3, RBM15, YTHGC1, YTHDF1, HNRNPC, ALKBH5, IGF2BP1, HNRNPA2B1和IGF2BP3 与干细胞（RNAss）打分显著正相关。FTO表达水平与干细胞（RNAss）打分显著负相关。METTL3, RBM15B, YTHDC1, YTHDC2, YTHDF2, HNRNPC, ALKBH5, IGF2BP1, HNRNPA2B1和IGF2BP3与干细胞（DNAss）显著正相关。FTO表达水平与干细胞打分（DNAss）负相关。METTL3, RBM15B, YTHDC1, YTHDF1, HNRNPC, ALKBH5, IGF2BP1, HNRNPA2B1和IGF2BP3 表达水平与LUSC基质打分，免疫打分和estimate打分显著负相关。RBM15表达水平与基质打分和estimate打分显著负相关。WTAP表达水平与免疫打分和estimate打分显著正相关。ZC3H13表达水平与基质打分和estimate打分显著正相关。YTHSC2表达水平与免疫打分和estimate打分显著正相关。FTO表达水平与基质打分，免疫打分和estimate打分显著负相关。

图9 LUAD和LUSC中m6A调控因子的相关性分析

结合作者的研究，m6A调控因子的功能如图10所示。

图10 m6A调控因子的功能

结论

本研究中，作者系统分析了33种TCGA癌症的17个m6A调控因子。作者发现，m6A调控因子在TCGA癌症的免疫微环境中起到重要作用，揭示了m6A调控因子与抗肿瘤药物敏感性之间的关系，为探索33种癌症和NSCLC免疫微环境的机制和治疗靶点提供有价值的信息。本研究的亮点在于作者全面的分析了33种癌症的m6A调控因子，但也存在一定局限性，例如作者仅分析了LUAD和LUSC中m6A相关基因的表达水平免疫亚型，临床特征和肿瘤微环境的相关性还可以对其他癌症进行类似分析。

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