昼夜节律方向生信新切入点——褪黑素，泛癌分析+肿瘤分型分析+预后模型构建+简单表达

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小云找新热点的一个大源头就是CNS顶刊关注的方向，把之前都是做实验的研究方向拿来做生信，既有前期研究基础支撑，又有大佬加持，还有很高的创新性（ps：这可是小云压箱底的好方法，小伙伴们也可以试试哦，当然如果没时间追踪顶刊关注点，那就关注小云坐等推荐就好啦！）

这次分享的是“昼夜节律”方向中的一个新的生信切入点——褪黑素，昼夜节律方向（包括褪黑素）本身就是CNS顶刊的常客，小云之前也推荐过昼夜节律相关生信思路（ps：感兴趣的小伙伴可以点击文末链接观看哦！），并且昼夜节律紊乱与很多非肿瘤疾病和肿瘤都密切相关，也就是说应用范围很广，肿瘤和非肿瘤生信都可以做！

先用一篇7分+ 褪黑素方向生信思路打个样——基于褪黑素相关基因进行泛癌分析+肿瘤分型多组学分析+预后模型构建+简单表达验证。“褪黑素”新切入点加上四位一体的生信思路轻松发到7分+，附带褪黑素基因集合，换个疾病抓紧复现啦！

l 题目：解读褪黑素相关特征在肿瘤免疫和肾透明细胞癌预后中的作用

l 杂志：Oxidative Medicine and Cellular Longevity

l 影响因子：IF=7.31

l 发表时间：2023年2月

数据来源

研究流程

利用多组学数据分析了褪黑素调节因子在泛癌中的表达、突变和预后。ccRCC患者通过无监督聚类算法被分为两个亚组:褪黑激素型癌症亚型1 (MPCS1)和亚型2 (MPCS2)，然后在两种亚型之间进行功能富集分析、免疫浸润分析、基因组突变分析和药物敏感性分析。基于亚型特征，构建了一个褪黑素调节因子相关的预后模型RCC-MP6，并使用外部数据集进行了验证。最后筛选模型关键基因并进行验证。

主要结果

1. 褪黑素相关基因的泛癌分析

首先分析了褪黑素相关基因在泛癌中的表达（图1a）以及与预后的关系（图1b）。随后分析泛癌中褪黑激素相关调节剂的CNV和SNV（图1d）。

图1 褪黑素相关基因的泛癌分析

2. 基于褪黑素调节因子表达模式的分型分析

基于褪黑素调节因子的表达模式对TCGA-ccRCC进行无监督聚类分析，分为两个不同的亚组，称为MPCS1和MPCS2（图2a）。KM生存分析评估两亚组间的预后差异（图2e）。分析了两种亚型之间表达谱的差异（图3a），针对DEGs进行GO、KEGG、GSEA、GSVA功能富集分析（图3b-e）。（ps：这里的功能富集分析做的非常全面，并且用到的各种富集方法、KM生存曲线绘制也可以用小云新开发的零代码生信分析小工具实现，云生信分析工具平台包含超多零代码分析和绘图小工具，上传数据一键出图，感兴趣的小伙伴欢迎来尝试哟，网址：http://www.biocloudservice.com/home.html）。

图3 功能富集分析

3. 两种亚型之间的免疫浸润分析

利用七种免疫相关的去卷积算法来量化两亚型间的细胞成分或免疫细胞富集分数（图4a），使用估计算法计算MPCS1和MPCS2之间的免疫和间质评分（图4b）。比较两亚型间的免疫检查点基因表达水平（图4c）以及EHN、MSI、HRD、功能障碍和TIDE评分（图4d）。

图4 免疫浸润分析

4. 两亚型间的基因组学分析和药敏性分析

通过R package MAFtools评估了两亚型中体细胞突变差异（图5a）和致癌途径突变（图5e），并基于突变数据，使用DGIdb数据库探测亚型的潜在靶标。（图5c）。利用GDSC数据库检测针对MPCS1和MPCS2的潜在药物（图5f）。（ps：利用突变数据和DGIdb数据库来探索潜在药物靶标的分析比较新颖，可以学起来哟）

图5 基因组学分析和药敏性分析

5. 褪黑素相关风险模型的建立与验证

使用单变量Cox回归分析确定了亚型之间显著改变的基因（图6a），利用随机森林筛选10个最相关的基因（图6b），并进行随机基因组合和KM分析筛选，最终筛选出由6个基因组成的最优风险模型，命名为RCC-MP6（图6c）。根据风险评分中值分为高风险组和低风险组，进行KM生存分析并利用ROC曲线评估模型的敏感性和特异性（图6e，g）。（ps：单因素Cox回归、ROC曲线分析都可以用小云新开发的零代码生信分析小工具实现哦，感兴趣的小伙伴欢迎来尝试，网址：http://www.biocloudservice.com/home.html）。 

图6风险模型的建立与验证

6. 关键褪黑素基因的筛选和验证

利用随机森林算法筛选预后最相关的褪黑素调节因子，得到乙酰胆碱酯酶ACHE（图7a），在TCGA队列中验证其表达（图7b）。在多个肾细胞癌队列中进行cox回归分析ACHE对ccRCC预后的影响（图7d）。收集22例肾细胞癌和癌旁组织进行RT–qPCR验证ACHE的表达（图7e）。分析ACHE突变状态对肾细胞癌免疫的影响（图7h）。

图7 关键褪黑素基因的筛选和验证

文章小结

这篇文章的分析内容非常丰富，泛癌分析+肿瘤分型+风险模型构建+关键基因的筛选和验证，泛癌和分型分析中都做了多组学分析，再加上“褪黑素”的生信切入点，选题和思路双管齐下打造出了1篇高创新性的7分+文章。目前以“褪黑素”为切入点的生信文章还不多，并且可分析的疾病范围比较广，用上整理好的褪黑素调节因子基因集，换个疾病快去复现吧！