2023年，单基因泛癌仍然可以发表8分+！

导语

NCAPG2参与有丝分裂染色体凝聚和稳定过程。然而，仍然未探索NCAPG2调控肿瘤的潜在发病机制。 

背景介绍

今天小编为大家带来一篇最近刚发表的单基因泛癌加简单生物学实验的8分+文章，题目为   NC   APG   2 could be an immunological and prognostic biomarker: From pan-cancer analysis to pancreatic cancer validation。

研究设计

数据介绍

自TCGA和GTEx的公共数据。   

结果解析

01、NCAPG2在泛癌中的表达  

NCAPG2在22种常见恶性肿瘤中过度表达（图1A），包括GBM，CESC，LUAD等。NCAPG2在除KIRP，KICH，THCA之外的几乎所有癌症谱中异常高表达，其中，NCAPG2在这些癌症中最显著：LGG（p = 1.1e-186），LUAD（p = 6.8e-79），LUSC（p = 1.5e-124）和BRCA（p = 2.8e-94）。

图1

02、生存分析

NCAPG2在泛癌中存在预后价值。 Cox回归模型分析表明，NCAPG2的高表达是13种肿瘤类型患者OS的危险因素（图2A），包括LGG，LAML，LUAD，KIRP，KIPAN，LIHC，MESO，PAAD，ACC，TCGA-KICH。NCAPG2的表达在一系列癌症类别中与DSS显着相关，例如LG，LUAD，KIRP，KIPAN，LIHC，SKCM，BLCA，MESO， PAAD，ACC，KICH（图2B）。 NCAPG2表达与PFS在各种癌症中相关联，这表明NCAPG2表达与15种肿瘤类型的不良预后相关，包括GBMLGG，LGG，LUAD，KIRP，KIPAN，PRAD，LUS，LIHC，BLCA，MESO，UVM，PAAD，ACC和KICH（ 图2D ）。 作者通过Kaplan-Meier（KM）生存分析曲线进一步阐明了NCAPG2与OS，DSS，DFS和PFS之间的上述关系。

图2

03、NCAPG2与临床和病理分期的关系  

作者评估了不同临床和病理阶段的NCAPG2表达水平，发现在11个肿瘤中有显著差异（图3A）。排名较高的癌症类型如（图3B-G）所示。作者在泛癌水平下绘制了每种癌症类型的ROC曲线，结果表明NCAPG2对0种癌症的诊断具有较高的准确率（图3H-V）。

图3

04、NCAPG2与免疫浸润和免疫检查点  

通过研究NCAPG2与泛癌免疫浸润水平之间的关系，探讨NCAPG2对肿瘤微环境（TME）的意义。作者使用免疫评分进行了相关性评估（图4A-F）。StromalScore中，NCAPG2在GBM，STAD，TGCT，THYM，SARC和LUSC中的表达与免疫浸润呈显著负相关。ImmuneScore显示，NCAPG4在GBM，LUSC，SARC，TGCT，ACC和UCEC中的表达与免疫浸润呈负相关（图2H-M）。EstimateScore中UCEC，SARC，LUSC，STAD，GBM，TGCT，ACC和TGCT的免疫浸润水平随着NCAPG4的表达而降低（图4N-S）。综上，NCAPG2在上述恶性肿瘤中显着调节TIME。

作者比较了NCAPG60表达与泛癌中免疫检查点通路基因的潜在相关性。结果如图2G所示，其中NCAPG2与目前列出的泛癌免疫抑制/免疫刺激基因具有显着的相关性，大多数正相关免疫检查点通路基因。NCAPG1主要与PAAD和PRAD比较中涉及的免疫检查点基因呈正相关，负相关在HNSC和KICH中占主导地位。HMGB2和NCAPG1在泛癌中均呈显著正相关。

图4

05、NCAPG2与免疫细胞的相互作用  

作者整合了QUANTISEQ，EPIC和TIMER三种成熟的算法计算跨肿瘤免疫评分，以评估NCAPG2表达与免疫细胞水平之间的相关性。结果表明，NCAPG2表达对大多数癌症类型的免疫细胞浸润水平有显著贡献，巨噬细胞、自然杀伤细胞和中性粒细胞是与NCAPG2表达关系最密切的三种免疫细胞类型（图5）。其中，2种算法均显示NCAPG2与THYM中的T细胞含量呈显著正相关。

综合三种算法的研究结果，NCAPG2与LUSC，TGCT，SKCM，ESCA，BLCA和其他恶性肿瘤中免疫细胞的浸润水平具有统计学意义的负相关，部分驱动了免疫抑制微环境的形成。尽管三种算法的结果可能存在差异，但NCAPG5与LIHC，KIRC，KIPAN，PRAD，PAAD，LGG中的多种免疫细胞密切相关，显示出强烈的正相关或显着的负相关，这表明在这些癌症的微环境中进一步研究免疫细胞浸润的潜力。

图5

06、NCAPG2与免疫调节基因的相关性

将NCAPG2与免疫调节相关基因（包括组织相容性复合体（MHC），趋化因子和趋化因子受体基因）进行比较，发现这三个基因家族与大多数肿瘤类型的NCAPG2表达水平密切相关（图6A-C）。 在 LGG、PAAD、BLCA、READ、KICH、KIRC、LIHC、PRAD、THCA、OV、UVM等恶性肿瘤中，这种相关性在所有三个基因家族中都更为明显，总体呈正相关。其中，LGG、BLCA、KIPAN、OV和UVM最显著，NCAPG2表达水平与这五种恶性肿瘤中几乎所有MHC和趋化因子受体基因呈正相关。如 上所述，尽管这种相关性在泛癌中很明显，但在MESO，BRCA，ESCA，CESC，STAD和STES肿瘤中并不显着（图6A-C）。 在PAAD中，本研究涉及的几个MHC相关基因与NCAPG2之间的表达相关性主要呈负向，主要针对HLA家族基因。 作者通过WB实验进一步证明了这种关系。作者比较了NCAPG1敲低后MHC-2表达水平的变化，结果显示MHC-1的表达量升高（ 图6D ）。

图6

07、NCAPG2对免疫治疗反应的预测  

作者调查并比较了NCAPG2表达与TMB以及泛癌症中MSI之间的相关性。无论是TMB还是MSI，NCAPG2在泛癌中的表达大多与其表达水平呈正相关。KICH，LUAD，ACC，STAD，MESO与NCAPG2最紧密相关（图7A），而STAD，GBM，ACC，CHOL，READ，MESO患者的NCAPG2与MSI更密切相关（图7B）。

肿瘤纯度也被认为会影响ICI治疗的疗效，NCAPG2与纯度显示出显着的相关性，这在GBM，SARC，SKCM，ACC，LUSC，STAD等中更为突出（图7C）。此外，干性评分被认为与恶性肿瘤治疗过程中耐药性的产生和肿瘤细胞的持续增殖有关，因此，评估了NCAPG2表达与不同肿瘤干性评分之间的皮尔逊相关性。结果显示，其中2个肿瘤中不同的肿瘤干性评分与NCAPG15显著相关，其中14个肿瘤显著正相关。其中最显著相关的癌症是GBMLGG（R = 0.48），LGG（R = 0.43），SKCM（R = 0.32）和LUAD（R = 0.24）（图7D）。值得注意的是，在THYM中，这种关系显示出显著的负相关（R = -0.49）。

图7

08、NCAPG2作为胰腺癌生物标志物  

NCAPG2在PC患者中显著过度表达，且生存分析表明，NCAPG2表达水平与PC患者的OS（p=0.01）、DSS（p=7.8e-3）、PFS（p=0.01）和DFS（p=0.02）密切相关。这种相关性在TMB、MSI和干性评分的相关性分析中也具有显著性。因此，作者进一步探讨了NCAPG2在胰腺癌背景下可能的生物学功能和机制。

作者首先使用单变量和多变量COX回归模型评估了NCAPG2在PC中的预后价值，NCAPG2均为独立的预后因素（图8A，B）。作者构建了基于NCAPG2表达和病理分期的列线图，更好地评估临床实践中的患者预后（图8C）。此外，校准曲线用于评估当前模型在评估PC患者1年，2年和3年预后的准确性，结果显示评估性能良好。

为了更好地揭示NCAPG2影响患者预后的潜在机制，作者计算了基因表达与通路评分之间的相关性，发现NCAPG2表达与血管生成，细胞凋亡，细胞对缺氧的反应，DNA修复，肿瘤增殖，DNA复制，糖酵解，EMT，铁死亡，PC中的G2M检查点显着相关（图8E-P）。同样基于GSVA结果，假设上述影响PC恶性生长的行为可能通过PI3K-AKT-mTOR通路、MYC通路、TGF-β通路等影响信号通信来实现。因此，作者对上述机制的可能性进行了实验研究（图8Q-S）。

图8

小编总结

本文基于TCGA和GTEx数据库进行了一系列单基因泛癌生信分析。

首先，作者调查了NCAPG2的泛癌表达，NCAPG2在除KIRP，KICH，THCA之外的几乎所有癌症中都具有统计学显著性和异常高度表达。COX回归分析和KM曲线证实了NCAPG2可能具有作为可靠生物标志物的潜力。当进一步与生存分析结果进行比较时，作者发现NCAPG2与四种不同肿瘤（包括LIHC，PAAD，KIRP 和KIPAN）的预后指标OS，DSS，DFS和PFS显著相关。

其次，作者侧重于NCAPG2与免疫微环境之间的关系，评估NCAPG2在免疫细胞浸润中的作用及其与TME的相关性。作者通过三个免疫评分来评估这一点，包括StromalScore，ImmuneScore和EstimateScore。在泛癌症中，NCAPG2与这三个评分密切相关。三个独立评分之间的相关性差异可能描绘了免疫细胞和基质细胞在各种恶性肿瘤中形成的概念图，从而解释了NCAPG2在不同肿瘤患者预后中的不同作用。针对免疫检查点基因如PD-1和PD-L1，本研究发现，NCAPG2在大多数癌症中与ICI相关基因表现出显着相关性，主要呈正相关。作者推断，NCAPG2作为一种原癌基因，可能能够通过与某些免疫检查点基因形成正反馈来增强其恶性肿瘤，使肿瘤细胞不受免疫监视。

第三，作者进一步分析了NCAPG2与广泛免疫细胞浸润之间的相关性。NCAPG2表达水平与许多免疫细胞（如T细胞，B细胞，中性粒细胞，巨噬细胞等）之间存在显着相关性。NCAPG2与免疫调节基因（包括MHC、趋化因子和趋化因子受体相关基因）之间的相关性同样证实了其与肿瘤免疫的接近性，当NCAPG1表达下调时，可以观察到MHC-2表达的明显升高现象加强了这种相关性。

最后，作者以胰腺癌为切入点，分析了NCAPG2可能是胰腺癌患者的独立预后因素。作者预测了该途径可能的具体机制，并进一步探讨了敲低NCAPG2基因显著降低肿瘤细胞增殖、迁移和侵袭能力的可能性，证实了NCAPG2对肿瘤细胞恶性增殖的这种作用是通过对EMT过程的影响在一定程度上实现的。

综上，NCAPG2作为癌症的新型预后和免疫浸润标志物或治疗靶点可能具有巨大潜力。