MOVICS系列教程(四) 示例文章解读
说在前面
本期推文是MOVICS包系列教程的最后一篇，Immugent来用一篇已经发表的SCI来解读一下如何在实际文章中使用MOVICS包。
首先简单回顾一下：我们最开始在第一篇推文中介绍了MOVICS包发表的文章及其主要功能；随后连续出了三篇推文分布对MOVICS包的三个主要分析模块进行了实操演示；本期我们就来通过一篇文章来解读在实际应用中如何利用MOVICS包来进行数据分析。
我们选择的这个文章是2021发表在Front Cell Dev Biol（IF:6.68）杂志上，篇名为“The Identification of the Metabolism Subtypes of Skin Cutaneous Melanoma Associated With the Tumor Microenvironment and the Immunotherapy”的研究，之所以选择这篇是因为这篇文章的8副图中，有一多半都是使用MOVICS包来绘制的，而且肿瘤代谢也是近些年的热点方向之一。
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黑色素瘤(SKCM)是最致命的皮肤癌类型之一，因为其高代谢和转移率，占皮肤癌相关死亡的80%以上。近年来，免疫检查点阻断剂的发展已成为SKCM治疗的主要手段，显著提高了治疗效果。然而，SKCM患者对免疫治疗的反应各不相同，大约50%的患者出现不良反应。因此，揭示SKCM异质性的潜在分子机制，以开发精确的免疫疗法，并确定最能从中受益的人群是十分必要的。
黑色素瘤具有显著的代谢可塑性，这一特征是由于高频率的体细胞突变激活了致癌途径。根据SKCM基因的体细胞突变及其比例，可将其分为四个基因组亚型:BRAF亚型、RAS亚型、NF1亚型和三重野生型。这些内在的致癌基因有助于SKCM的代谢转化，这导致黑色素瘤对不利条件具有高度的可塑性和适应性。此外，转化后的代谢微环境可以重新编程免疫细胞亚群的功能，使黑色素瘤具有了逃避免疫系统攻击的能力。
研究流程
作者首先选择了2752个先前报道的代谢相关基因，然后运用非负矩阵(NMF)分析的方式对SKCM患者进行分出了3个亚型。紧接着，我们对原数据集中的代谢相关基因采用单变量Cox回归分析，以确定与OS相关的预后基因，共获得517个候选基因。然后提取SKCM的TCGA数据表达谱，利用NMF聚类算法对517个候选基因进行聚类，并最终确定3种聚类。
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随后，作者利用MCP-counter和ssGSEA算法来计算16个免疫浸润细胞的丰度，并发现很多亚群在三组直接存在差异；同时，还绘制了免疫细胞群间差异的框线图，结果显示在这三个亚型中，所有类型的免疫细胞群间存在显著差异。值得注意的是，箱形图显示，C2在几乎所有免疫细胞中均显著高于C1和C3，除Th17细胞外，C1和C2的Th17细胞富集得分均显著高于C3。在这些结果中，C2被更多的免疫细胞富集，这与C2在三种亚型中免疫得分最高的发现是一致的。随着目前免疫检查点抑制剂(ICIs)在临床试验和晚期黑色素瘤治疗中的广泛应用，作者探索了13个典型靶向免疫检查点基因在这些亚型中的表达之间的相关性。
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紧接着，作者利用MOVICS包计算出了每个代谢亚型特异性上调的前30个基因作为生物标志物，然后构建临床模型并绘制相关热图，并进一步生成了一个90基因的分类器来实现SKCM分类法，并在不同的队列中进行一致性测试来验证其可靠性。随后，作者利用TCGA和GEO的SKCM数据同时对亚群一致性进行检验，NMF和NTP在三个不同亚型的检验和验证集上的结果基本一致(k = 0.631 p<0.001, k = 0.714 p <0.001)，表明这90个基因的特征可以被用来识别SKCM的代谢分类。
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最后一幅图是作者收了几十例临床样本，对其中一个关键基因SLC7A4的表达，用IHC进行了验证。这个方略大家可以学习使用，特别是对构建的模型数目较多时，可以挑出一个或几个关键基因进行验证，前提是能找出一个比较合适的理由。
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综上所述，这篇文章从代谢的角度对SKCM进行了新的亚型分类，分为代谢活性型、中间型和耗损型三种亚型。其中，C1与代谢过程密切相关，预后最差，符合角蛋白亚型。C2具有较高的免疫浸润、免疫和基质评分、对PD-1免疫阻断剂的敏感性，与免疫类型相关，预后良好。C3的致癌途径丰富，预后程度高，预后较差，代谢活性较C1低，但较C2高。此外，所生成的90基因分类器对SKCM具有较高的预测价值，该分类器将会有助于更准确地预测SKCM患者的预后，并可能为这些患者提供更精确的治疗手段。
说在最后
随着生物科学技术的发展和科研水平的提高，我们逐渐认识到单纯从转录组水平来研究基因的功能是不准确的，运用多组学来解决科学问题正成为大趋势。就拿近些年火热的单细胞测序技术，也逐渐推出了scATAC,蛋白组等一系列多模态数据的解决方式。MOVICS包最多可以同时整合6种多组学数据，这为我们更准确的揭示机制功能提供了有力工具。
弘扬爱国精神，实现中国梦是我们这代人的精神方针，支持国产MOVICS包是生信人的爱国方式，那么Immugent在这里就强烈推荐大家用上这个功能强大的工具，从而鼓励更多国产的、原创的生信软件被开发出来。
