CD44的过表达与癌症侵袭性和迁移相关，而CD44表达的临床和免疫特征尚未在胶质瘤中得到彻底表征。

背景介绍

第一段落今天小编为 大家带来一篇单基因肿瘤分析与单细胞数据相结合的文章，于今年一月份刚刚发表。题目为 RUNX1/CD44 axis regulates the proliferation, migration, and immunotherapy of gliomas: A single-c ell sequencing analysis。

数据介绍

来自TCGA、CGGA和GEO的公共数据。

研究设计

结果解析 

01 CD44在胶质瘤中高表达 

作者描绘了不同WHO级胶质瘤的CD44 mRNA表达水平模式。首先，检查CD44在WHO等级中的表达模式，然后将亚型分为LGG和GBM。作者观察到CD44表达在较高的WHO等级中显著增加。与LGG患者相比，GBM组表现出更高水平的CD44表达，这表明CD44在胶质瘤的增殖和侵袭性进展中起不良作用。

作者在两个重要的基因突变队列中测试了CD44，IDH突变的胶质瘤与更好的临床结果有关，与泛胶质瘤和GBM病例中较低的CD44水平有关。此外，ROC曲线表明CD44值是GBM和泛胶质瘤病例IDH突变的有效预测因子。

02 CD44的生存分析 

作者通过Kaplan-Meier分析评估了胶质瘤中不同CD44水平的预后价值。与CD44相比低患者，CD44高患者在来自TCGA和CGGA数据集的GBM，泛胶质瘤和LGG样本中表现出显著更短的OS（图1A-F）。此外，基于单变量和多变量Cox回归分析，CD44显示出作为IDH，1p19q，MGMT和亚型的独立预后因素的潜力（图1G，H）。

作者构建了由CD44表达和临床病理学危险因素开发的预后列线图模型，测试其在胶质瘤临床预后的预测。校准图揭示了列线图根据理想模型预测患者生存的潜力。Kaplan-Meier生存曲线证明了高风险和低风险患者之间生存差异的统计学意义。在TCGA数据集中，4年的AUC为0.865。

03 药物敏感性 

PRISM和GDSC数据库用于基于CD44表达的药物预测。作者发现 AZD6482、比卡鲁胺、硼替佐米、环巴胺、达沙替尼、拉帕替尼、紫杉醇、小白菊内酯、帕唑帕尼、雷帕霉素和索拉非尼在高胶质瘤患者中具有较低的估计IC50。

04 CD44与免疫浸润 

首先，作者探讨了ESTIMATE评分与CD44表达的相关性。根据TCGA数据集，数据显示CD44表达水平与基质评分，免疫评分和ESTIMATE评分之间存在显着的正相关（图2A），表明改变基质和浸润免疫细胞，CD44可以影响胶质瘤微环境。这些结果说明CD44可能在胶质瘤的发育和迁移中发挥特定作用。

为了进一步研究胶质瘤中高CD44水平与肿瘤免疫功能之间的关系，进行了CIBERSORT，MCPcounter和TIMER分析，以确定负责对肿瘤的免疫反应或参与炎症活动的典型免疫细胞是否与高CD44表达有关。在TCGA数据集中发现了CD44与多种重要的浸润免疫细胞类型（如单核细胞，巨噬细胞，髓源性抑制细胞（MDSC），中性粒细胞和自然杀伤（NK）细胞）之间的正相关（图2A）。总之，CD44高患者倾向于增加肿瘤微环境中的免疫细胞浸润。

05 CD44与免疫过程和新陈代谢有关 

作者在TCGA数据集中评估了CD44在胶质瘤细胞生长中可能的免疫相关功能。基于癌症免疫周期，CD44与细胞抗原的释放，启动和激活，CD4 T细胞，CD8 T细胞，Th1细胞，Th2细胞，Th17细胞，Th22细胞，Th2细胞，Treg细胞，B细胞，嗜酸性粒细胞，中性粒细胞，树突状细胞，巨噬细胞，NK细胞的募集以及多种免疫细胞的浸润呈正相关（图2B）。

此外，CD44与多种代谢途径呈正相关，包括糖原生物合成、半乳糖代谢、糖胺聚糖生物合成、N-糖生物合成以及淀粉和蔗糖代谢（图2B），表明肿瘤微环境高度活化。

06 单细胞数据中CD44的表达  

为了进一步评估CD44在免疫浸润中的作用，还通过scRNA-seq分析了CD44在胶质瘤中的表达。 CD44在所有八种鉴定细胞类型的表达如图 3A 所示。CD44在肿瘤细胞，巨噬细胞，星形胶质细胞和T细胞中 表达丰富（图3B）。此外，八个细胞簇的分布通过三维图可视化（图3C ）。CD44与肿瘤细胞，巨噬细胞，星形胶质细胞和T细胞的相关性得到证实（图3D）。

作者进一步探讨了肿瘤细胞和巨噬细胞的单细胞假时间轨迹和功能注释。 在肿瘤细胞中，重建轨迹，包含三个分支点并将细胞分组为七个状态（图3E）。在巨噬细胞中，重建了轨迹，其中包含五个分支点并将细胞分组为十一种状态（ 图3F ）。CD44在肿瘤细胞和巨噬细胞细胞状态中的相对表达水平分别显示在 图4A ， 5A 中。

作者进一步鉴定了100个基因，对肿瘤细胞的分支点3进行分支依赖性表达。分支点3前后不同基因的表达以及相关的聚类如图 4B 所示。 关于肿瘤细胞和巨噬细胞中的CD44，GO富集分析和KEGG通路分析的结果如图 4C ， 5C 所 示。

07 生物学实验验证 

为了研究CD44在胶质瘤中致病作用的潜在机制，作者进行了体外验证。在TCGA数据集中观察到CD44和RUNX1之间存在很强的正相关关系（图6A）。蛋白质印迹测定显示，RUNX1的过表达促进了CD44的表达，具有统计学意义（图6D，E）。值得注意的是，CD44的沉默抑制了具有统计学意义的RUNX1的表达。CCK8测定显示CD44抑制可降低U251细胞增殖。同时，RUNX1的上调水平缓解了U251细胞积累的减少（图6C）。

在TCGA数据集中观察到CD44和PD-L1之间存在很强的正相关关系（图6A）。此外，蛋白质印迹测定显示RUNX1 / CD44可以促进PD-L1的表达（图6D，E）。这些结果表明，RUNX1/CD44轴可以介导胶质瘤的增殖、迁移和免疫治疗。

08 CD44的免疫治疗预测 

发现CD44在预测12个免疫治疗队列的免疫治疗反应时AUC值大于0.6（图7A）。与CD44低表达患者相比，CD44高表达患者在VanAllen IMvigor210 cohort、Liu cohort、Braun cohort、Zhao cohort和VanAllen cohort队列中表现出较短的OS（图7B）。在Gide cohort, Lauss cohort和Gide cohort队列中表现出更长的OS（图7B）。

小编总结

在这项研究中，作者探究了神经胶质瘤中CD44的特征和模式。CD44的mRNA表达水平在胶质瘤中显著上调，特别是在GBM中。CD44在具有IDH野生型的未甲基化胶质瘤和具有1p/19q非共缺失的胶质瘤中较高。 CD44的高表达水平与CL和MS分子亚型密切相关，这表明其有可能成为敏感的胶质瘤诊断生物标志物。

此外，CD44的较高表达与生存率低有很强的关系。 根据对CD44不同基因组交替的探索，作者发现体细胞突变事件与CD44表达之间存在负相关，这表明CD44表达与侵袭性胶质瘤过程相关。 结果表明，CD44表达与胶质瘤的发生密切相关。因此， CD44在胶质瘤的致癌过程和进展方面至关重要。

来源 | 健康界

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