譚滬生 任敏

摘要：目的：探討治療使用生信方法對(duì)肝癌免疫治療進(jìn)行指導(dǎo)。方法：在tcga數(shù)據(jù)庫(kù)下載數(shù)據(jù)，使用R語(yǔ)言進(jìn)行分析。結(jié)果：使用模型構(gòu)建的低風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分患者對(duì)抗PD-L1與抗CTLA4治療敏感性較高。結(jié)論：模型可以對(duì)抗PD-L1以及抗CLT4治療在肝癌患者中的應(yīng)用效果起到預(yù)測(cè)作用。

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué);肝癌;免疫治療;預(yù)后分析

【中圖分類(lèi)號(hào)】R735.7???????????? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A???????????? 【文章編號(hào)】2107-2306（2021）15--01

肝癌是人類(lèi)常見(jiàn)的惡性腫瘤之一。沒(méi)有療效確切的輔助治療手段?？筆D-1單克隆抗體，在多項(xiàng)癌癥治療中，都扮演了化腐朽為神奇的角色。但因?yàn)楦哳~的負(fù)擔(dān)，使肝癌患者在未有正面的預(yù)期情況下，難以下決心使用。本文使用TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)下載的數(shù)據(jù)建立模型，預(yù)測(cè)肝臟惡性腫瘤患者對(duì)于抗PD-1單克隆抗體的敏感性，探索抗PD-1單克隆抗體在于肝癌的應(yīng)用。

1方法

1.1數(shù)據(jù)下載與分析

在tcga數(shù)據(jù)庫(kù)下載數(shù)據(jù)。計(jì)算腫瘤組和正常組的基因表達(dá)量標(biāo)準(zhǔn)差，進(jìn)行差異分析，得到在腫瘤樣品和正常組織樣品中表達(dá)有區(qū)別的差異基因（p<0.05），對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正后保存。通過(guò)immport數(shù)據(jù)庫(kù)，找到免疫相關(guān)基因，對(duì)免疫基因與得到的差異基因進(jìn)行取交集，得到差異的免疫基因。

1.2預(yù)后模型建立

對(duì)差異免疫基因的表達(dá)數(shù)據(jù)和臨床數(shù)據(jù)中的生存時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，排除隨訪時(shí)間小于30天的樣本。對(duì)差異的免疫基因進(jìn)行生存分析，找到與預(yù)后相關(guān)的免疫基因。用這些與預(yù)后相關(guān)的免疫基因，構(gòu)建預(yù)后模型。將所有的樣本數(shù)據(jù)分組，得到train和test組（2：1），對(duì)分組的各項(xiàng)臨床性狀使用卡方檢驗(yàn)。用train組的數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)建模型，用test組的數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。預(yù)測(cè)模型風(fēng)險(xiǎn)得分=每個(gè)樣品中，所有與預(yù)后相關(guān)的免疫基因的表達(dá)量*風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)后求總和。取train組風(fēng)險(xiǎn)打分的中位值，大于中位值為高風(fēng)險(xiǎn)組，小于中位值為低風(fēng)險(xiǎn)組。同樣的在test組中，風(fēng)險(xiǎn)得分大于train組中位值為高風(fēng)先祖，小于中位值為低風(fēng)險(xiǎn)組。

1.3風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)（coef）的確定

對(duì)train進(jìn)行單因素cox分析，如果P值小于0.05，則說(shuō)明該基因是預(yù)后相關(guān)基因，保留，反之則剔除。對(duì)留下的單因素顯著基因及其表達(dá)量進(jìn)行l(wèi)asso回歸，構(gòu)建lasso模型，剔除相關(guān)性過(guò)高的基因，防止模型的過(guò)度擬合，并找到交叉驗(yàn)證誤差最小的點(diǎn)，得到各基因的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

1.4生存分析與ROC分析

對(duì)高低風(fēng)險(xiǎn)組進(jìn)行生存分析，查看是否有高低風(fēng)險(xiǎn)的患者生存曲線是否有差異。查看ROC曲線下面積，推測(cè)模型準(zhǔn)確率。

1.5獨(dú)立預(yù)后分析

將風(fēng)險(xiǎn)得分與其他臨床特征分別與生存時(shí)間和生存狀態(tài)做關(guān)聯(lián)，若P<0.05，則認(rèn)為為獨(dú)立預(yù)后相關(guān)。再做多因素獨(dú)立預(yù)后分析，若P<0.05，則認(rèn)為獨(dú)立于其他臨床因素，與患者的預(yù)后相關(guān)。

1.6免疫治療分析

對(duì)于高低風(fēng)險(xiǎn)組的病人，哪一組更適合免疫治療。在tcia數(shù)據(jù)庫(kù)下載肝癌患者的免疫打分文件，與研究的全部患者取交集，按照高低風(fēng)險(xiǎn)分組，分別求得高低風(fēng)險(xiǎn)組的免疫打分，做差異分析，得到高低風(fēng)險(xiǎn)的免疫打分對(duì)比。

2結(jié)果

2.1樣本與免疫基因數(shù)量

TCGA下載數(shù)據(jù)總共465份樣本。其中正常樣品數(shù)量：58;腫瘤樣品數(shù)量：407?？梢缘玫较鄬?duì)正常細(xì)胞在腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)和低表達(dá)的差異基因。將腫瘤樣品和正常樣品中區(qū)別表達(dá)的這些差異基因與immport數(shù)據(jù)庫(kù)下載的免疫基因取交集后，總共得到343個(gè)差異的免疫基因。

2.2模型構(gòu)建

2.2.1模型構(gòu)建

lasso回歸數(shù)據(jù)見(jiàn)圖，剔除過(guò)度擬合基因后，可以得到預(yù)測(cè)模型，用我們的模型對(duì)test組和總樣本進(jìn)行的生存分析結(jié)果為：1.train組的生存分析，可見(jiàn)高低風(fēng)險(xiǎn)組之間存在差異（p<0.05）;2.用模型對(duì)test組進(jìn)行驗(yàn)證，可見(jiàn)高低風(fēng)險(xiǎn)組之間的生存分析存在差異（p<0.05）;3.train組的AUC面積為0.782;4.test組的AUC面積為0.782;高低風(fēng)險(xiǎn)組之間的生存數(shù)據(jù)存在明顯差異，驗(yàn)證了我們的模型預(yù)測(cè)價(jià)值。Roc曲線下面積train組、test組、總樣本均大于0.5，檢測(cè)方法真實(shí)性良好。

Fig2：a.lasso回歸模型;b.對(duì)lasso模型進(jìn)行交叉驗(yàn)證，找到誤差最小點(diǎn)，所對(duì)應(yīng)的基因即為lasso回歸顯著基因，從而得到預(yù)測(cè)模型。

2.2.2患者預(yù)后相關(guān)基因的單因素COX分析與多因素cox分析結(jié)果

患者單因素與多因素cox結(jié)果得到，我們的風(fēng)險(xiǎn)打分能夠獨(dú)立的預(yù)測(cè)患者的預(yù)后（P小于0.01）。

2.3免疫治療相關(guān)基因分析結(jié)果

高低風(fēng)險(xiǎn)組之間CD274（PDL1基因）表達(dá)量差異P小于0.05，存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。與tcia下載的免疫打分文件合并后，得到高低風(fēng)險(xiǎn)組之間的免疫打分，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)比較，結(jié)果如圖，可以得到結(jié)果：我們的預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)低風(fēng)險(xiǎn)組患者在接受抗CTL4、抗PDL1以及兩者聯(lián)合治療時(shí)，效果明顯優(yōu)于高風(fēng)險(xiǎn)組P<0.05。

a.? b.

Fig2：a.高低風(fēng)險(xiǎn)組在抗PD-L1治療時(shí)，低風(fēng)險(xiǎn)組敏感性大于高風(fēng)險(xiǎn)組，p<0.05;b.高低風(fēng)險(xiǎn)組在抗CTL4治療時(shí)，低風(fēng)險(xiǎn)組敏感性大于高風(fēng)險(xiǎn)組，p<0.05。

3討論

我們的模型能夠通過(guò)對(duì)患者進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分，對(duì)于低風(fēng)險(xiǎn)組患者，我們建議行抗PD-L1或（和）抗CTLA4免疫治療，能獲得更好的療效。更重要的是，希望通過(guò)本文，給廣大同行提供思路，使用大數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)疾病的治療進(jìn)行指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖亮， 周樂(lè)杜. 肝癌外科治療理念的革新與挑戰(zhàn)[J]. 中國(guó)普通外科雜志， 2021， 30（7）：8.

[2]陸林敏， 張衛(wèi)平. PD-1/PDL-1及CTLA-4抑制劑治療原發(fā)性肝癌的研究進(jìn)展[J]. 浙江醫(yī)學(xué)， 2018， 40（13）：4.

[3]胡文龍， 梁惠芳， 李明. 基于代謝相關(guān)基因的生物信息學(xué)分析構(gòu)建肺鱗癌預(yù)后模型[J]. 臨床肺科雜志， 2020， 25（11）：8.