双硫死亡——三种数据库+免疫微环境燃爆7+神刊！超易复现！
各位亲爱的宝子们！很高兴又和大家伙见面啦！我是科研显微镜的小薇！最近，随着国自然的揭榜，一年一度的国自然评选“大戏”又暂时落下帷幕，怎样做才能不错过明年的国自然呢？或者国自然相关课题咱们又能借鉴什么呢？且看小薇今日课题分享！小薇分享的主题是：双硫死亡！双硫死亡是一种全新的细胞程序性死亡方式（2023年由MD安德森中心的甘波谊教授发现），研究潜力巨大！
为此，小薇特地给大伙找来一篇发表于JCR Q1期刊《International Journal of Biological Macromolecules》的例文给大家分享！文章来自于山东第一医科大学的孙凤昊教授团队，文章的发文狠货不少，小薇先给各位简要分析下！
1、双硫死亡+肝细胞癌+免疫！作者团队成功发文的关键便是选题！双硫死亡是近年来才发现的一种细胞程序性死亡方式，该细胞死亡方式主要与胱氨酸累积相关（已被证明通过胱氨酸产生谷胱甘肽来影响肿瘤细胞的发育）。此外，研究发现，双硫死亡对肿瘤细胞进展产生深远影响！因此，对国自然相关课题感兴趣的朋友可以留意该细胞死亡方式！
2、TCGA/GEO/IGCG数据库+肿瘤微环境分析+多重免疫荧光！作者团队首先从GEO、TCGA等数据库收集了肝细胞癌患者的转录信息，再将IGCG数据库中的患者队列作为外部验证集。随后，作者团队进行了一系列免疫微环境分析，包括免疫浸润分析、免疫治疗反应预测、药物敏感性分析等，进一步丰富了文章结果！PS：在生信复现路上遇到困难不用怕！扫码告诉小薇！小薇不仅可以为大家提供最新的热点数据库，也能提供创新的研究思路，让大家的研究事半功倍哦！
l题目：双硫死亡调节基因的分子亚型和预测肝细胞癌预后、肿瘤微环境浸润和治疗反应的预后模型
l杂志：International Journal of Biological Macromolecules
l影响因子：7.7
l发表时间：2024年3月
公众号后台回复“123”，即可领取原文，文献编号：20240904
研究背景
肝细胞癌(HCC)是一种高度异质性的恶性肿瘤,预后非常差,5年生存率不足30%。虽然肿瘤的生物学特性对预后有重要影响,但HCC传统分类方法临床应用受限。因此,需要开发基于分子特征的新型分类方法,以预测预后并探索有效的治疗靶点。谷胱甘肽(GSH)是肿瘤细胞主要的内源性抗氧化剂,维持细胞氧化还原稳态。肿瘤细胞高度依赖半胱氨酸转运体SLC7A11摄取细胞外半胱氨酸二聚体来合成GSH,从而获得生长优势。然而,在某些条件下,SLC7A11过量摄取半胱氨酸也会导致双硫死亡异常增多,引发一种新型细胞死亡方式,即二硫化物依赖性细胞死亡(disulfidptosis)。作为一种新兴的细胞死亡机制,disulfidptosis在肿瘤发展中的作用及其与HCC的关系值得深入探讨。
研究思路
主要结果
1、HCC 中双硫死亡亚型的鉴定
在 25 个双硫死亡调节基因中，19 个在 HCC 组织中与癌旁正常组织相比存在差异表达 （图1A）。随后，作者对 14 个 DEGs 的无监督聚类分析，确定了两种不同的亚型：聚类1和聚类2（图1B-C）。作者还发现，除 SLC7A11 外，簇 2 还表现出糖原合酶 1 （GYS1）、溶质载体家族 2 成员 1（SLC2A1）和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）的显著高表达（图1）。与第 1 组相比，第 2 组表现出更高的葡萄糖获取能力和 NADPH 产生，表明其对胱氨酸超负荷的耐受性。因此，作者将簇 2 表示为 “双硫死亡稳态” 亚型。
图1 HCC中双硫死亡相关的基因特征
2、基于分子亚型的 DEGs 和生物学功能
为了进一步了解 HCC 中双硫死亡亚型的潜在生物学功能和可能机制，作者分析了 DEGs，并制作了热图以揭示两组之间前 20 个上调和下调的 DEGs（图 2A）。随后，KEGG 分析表明，DEGs 主要与葡萄糖代谢相关通路（如糖酵解和糖异生）、促瘤分子（如缺氧诱导因子-1 （HIF-1） 和细胞周期通路）和免疫相关分子（如细胞因子和免疫细胞活化）（图 2B）。GO 富集分析显示，这些基因主要富集于代谢过程、免疫激活和细胞周期。此外，GSEA 揭示了双硫死亡稳态组中与 PI3K-Akt 信号通路、糖酵解/糖异生、HIF-1 信号通路和细胞周期相关的通路富集，这意味着肿瘤细胞中存在活跃的细胞增殖和 Warburg 效应（图2）。
图2 双硫键沉积亚型的差异表达基因和富集途径
3、分子亚型中免疫原性和肿瘤微环境的特征
研究结果显示，与双硫死亡亚型相比，双硫死亡稳态亚型中免疫细胞的丰度显著降低（图3A）。与之相反的是，作者观察到基质细胞的数量显着增加，包括血管内皮细胞、周细胞、肿瘤相关成纤维细胞和肿瘤细胞（图3B-C）。为了研究双硫死亡症的免疫原性潜力，作者评估了双硫死亡诱导的细胞死亡是否导致与 ICD 特异性相关的 DAMPs 的上调。ICD 标志物在双硫死亡症中上调，并与 SLC7A11 呈正相关，是双硫死亡的触发因素（图3D-E）。
图3 肿瘤微环境分析和免疫细胞浸润分析
4、双硫死亡亚型与抗肿瘤治疗效果的关系
作者对免疫治疗生物标志物及其对不同分子亚型的常规化疗药物的敏感性进行了全面评估。作者发现，HLA-I 分子的表达水平，主要包括 HLA-A、HLA-B 和HLA-C;和 HLA-II分子，在双硫死亡组中显著高于双硫死亡稳态组（图4A）。随后，作者分析了 8 个流行的免疫检查点基因来探索分子亚型与免疫检查点抑制剂之间的关联。结果显示，PD-1 及其配体 PD-L1 和 PD-L2 在双硫死亡亚型中上调，而其他免疫检查点分子则表现出相反的趋势（图 4B）。
图4 治疗敏感性和基因组突变的综合分析
5、建立双硫死亡相关预后模型
通过单变量Cox分析、多变量Cox回归分析，作者建立了预后评分公式，并根据风险评分的中位值将所有 HCC 患者分为高风险组和低风险组（图5）。生存分析表明，高危组个体的总生存期显著差于 TCGA 队列中低风险组的个体 （图5）。此外，ICGC数据集被作者团队用作外部验证集，作者根据 4 个双硫线控制基因的表达将 231 例 HCC 患者分为两个分子亚型（图 5C、D）。生存分析显示，双硫死亡亚组患者的生存期显著长于双硫死亡稳态亚组患者。
图5 使用外部数据集建立预后模型并验证分子亚型和预后模型
6、具有不同分子亚型和风险评分的 HCC 患者对抗肿瘤治疗的不同反应
TACE 是一种常用的 HCC 局部区域疗法，作者团队在 147 名肝癌患者的队列中使用上述治疗方法，以评估不同分子亚型对化疗的敏感性，并根据风险模型预测治疗结果。结果表明，低风险组客观缓解率显著高于高危组（图6A）。此外，在双硫死亡稳态组、高危组和非反应组中，4个双硫死亡调节基因的表达水平显著升高，表明这 4 个基因在诱导 HCC 细胞耐药中起关键作用（图6B）。
图6 HCC 分子亚型和风险群体的治疗反应和免疫微环境分析
文章小结
在这项研究中，HCC 患者根据双硫死亡调节基因分为两种不同的分子亚型。在双硫死亡稳态亚型中，SLC7A11表达升高伴随着 GYS1 、 SLC2A1 （也称为 GLUT1） 和 G6PD 水平的增加。这一观察结果强调，双硫死亡稳态亚型在葡萄糖摄取和 NADPH 产生方面表现出更高的效率，从而为胱氨酸减少提供了充足的还原当量。半胱氨酸是 GSH 形成的前体。GSH 使肿瘤细胞能够通过清除自由基来管理氧化应激并减轻与脂质过氧化相关的铁死亡。综上所述，作者团队利用双硫死亡调节基因对两种分子亚型进行分类，然后分析了它们的基因组特征、肿瘤微环境、预后和药物敏感性。PS：如果您在生信文章选题、研究思路确定上遇到任何问题，欢迎扫码联系小薇！小薇这里不仅有最新的热点数据库，还有简单易复刻的各式“套路”！