循环肿瘤细胞(CTC)发纯生信10+你敢信？

Eric 生信人 2022-11-26

Hello小伙伴们早上好，我是你们本期的热点讲解员Eric。

液体活检（Liquid Biopsy），相比于组织或穿刺活检，液体活检具有无创、操作简单、能重复取样、成本更低等特点，对于实体肿瘤的早期诊断、用药动态监控、预后判断、克服肿瘤异质性等方面在临床中的应用日趋成熟。

不知道大家是否还记得3月的时候给大家讲解了关于液体活检的热点之一：外泌体。据小编统计热点推出后到今天已经有好几篇相关文章见刊。这不，小编给大家带来了液体活检新一期的热点解读——循环肿瘤细胞(CTC；circulating tumor cell)，搬上小凳子记好笔记了。

循环肿瘤细胞课题

个性化设计

扫码咨询

循环肿瘤细胞是什么？

循环肿瘤细胞是指在肿瘤形成和发展过程中，从实体肿瘤病变脱落并进入血流循环的肿瘤细胞。CTC是肿瘤发生发展的直接证据，真实反映了肿瘤负荷和特征，并可以提示疗效及预后。

肿瘤早期发现的“侦查兵”

肿瘤长到2mm时，就能在血液中检出肿瘤细胞，但此时影像学或者其他检查指标可能还未出现异常，因为影像学检查通常只能发现大于2mm的肿瘤。对于大众，尤其是高危人群，可以定期做CTC检测，以便早发现肿瘤，及早治疗。

肿瘤患者：复发、疗效“监控”

手术无法彻底清除癌细胞，复发是一个长期的过程，在早期更多是肿瘤细胞的增多，是微观的变化。传统监测方法（影像学等）不能及时发现疾病复发情况。CTC检测直接检测肿瘤细胞，其动态结果可以反映患者血液中肿瘤细胞微观变化、突变负荷特征，从而可监测复发，且可比影像学早发现疾病复发情况。

肿瘤患者预后“预言家”

研究表明，治疗前CTC水平高的患者总生存期更短，复发风险更高，预后更差，因此治疗前CTC水平高的患者需要更加密集的随访检查。

刚刚简单的为大家总结了循环肿瘤细胞对临床的重要意义，那么CTC怎么应用于科研呢？在对CTC相关文章大海捞针后，小编终于找到了一篇完美的生信分析结合CTC临床应用的文章例子，最适合大家参考。文章于今年8月发表于International Journal of Biological Sciences杂志（IF：10.750 Q2；PS：去年6分）。

背景：肿瘤转移是影响肺腺癌预后的一个重要因素。研究表明，循环肿瘤细胞 (CTC) 中的异常DNA 甲基化与肿瘤转移有关。基于在DNA甲基化中起重要作用的CTC表达基因，希望建立一个风险模型来预测LUAD预后并提供治疗策略。
研究概况流程图：

一个结构清晰、逻辑紧密的流程图是很有必要的
数据：CTC样本队列（GSE74639 ）；训练队列（TCGA-LUAD）；验证队列（GSE72094、GSE42127）免疫治疗队列（GSE126044 、GSE135222 、IMvigor210）
结果：1、鉴定差异甲基化驱动基因

图A：筛选CTC vs原发样本差异基因火山图图BC：上下调基因的功能、通路富集分析图D：TCGA转移vs 非转移样本差异甲基化基因火山图图EFG：AD差异基因交集韦恩图得到DNA甲基化驱动基因DMGs（图E）；在CTC vs 原发、转移和非转移样本中的热图展示（图FG）图H-M：top6基因表达和甲基化相关性散点图展示
2、构建CTC相关的DNA甲基化风险预后模型

图AB：基于甲基化驱动基因筛选预后marker图CD：基于高斯混合模型结合C-inedx得到最优组合模型图E：TCGA、GEO验证队列风险评分模型的AUC值图H-G：TCGA-LUAD队列风险评分模型1、3、5年的ROC曲线、K-M曲线、高低风险样本分布展示
3、CTC相关的DNA甲基化风险评分是肺腺癌独立的预后因子

图A：高低风险评分组临床特征的差异图B：TCGA队列临床特征和风险评分对肺腺癌的预后预测准确性图CD：TCGA、GEO队列单、多因素cox回归分析结果表明风险评分是肺腺癌的独立预后因子图E-H：结合临床特征和风险评分构建了列线图，评估了列线图的效能
4、风险模型包含基因的功能富集

图A：模型基因在肺腺癌中的免疫组化展示图B-D：模型基因表达与甲基化相关性散点图图E：模型基因拷贝数变化图FG：风险评分高低组功能、通路富集（高风险组主要富集了细胞周期、DNA复制等通路；低风险组主要富集了抗原呈递、免疫反应等相关通路）GSEA富集分析有同样的结果（图HI）与高风险组有更差的预后、低风险组预后相对更好呼应
5、风险评分高低风险组免疫特征

图AB：风险评分与免疫评分呈负相关（逻辑自洽）；免疫评分、基质评分、ESTIMATE、肿瘤纯度在风险评分高低组都存在显著差异图CD：免疫激活特征在低风险组有更高活性图EF：高低风险组肿瘤免疫微环境中细胞浸润差异（箱线图和热图）图G：高低风险组免疫检查点表达差异图H：与50 hallmark 通路的相关性分析发现风险评分与多种促癌途径相关综上，高风险组中富集了更多的免疫抑制因素，而低风险则倾向于免疫激活
6、风险评分高低风险组基因组突变特征

图ABC：风险评分与突变数、非同义突变数、同义突变数的相关性分析（都为正相关）图DE：高低风险组突变瀑布图（细节差异间补充表5）图F：高低风险组top23突变频率存在差异基因图G：top23基因的共突变展示

图ABC：高低风险组CNV扩增、缺失展示综上，CTC相关的DNA甲基化风险评分高低风险组在基因组上有显著的差异，并与预后结果相符
7、肺腺癌潜在有效小分子和化疗耐药性预测

图AB：低风险评分组中潜在的小分子药物和药理值图CD：Paclitaxel 、docetaxel证明对高低风险组有效图E：5种常见化疗药物的IC50值在高低风险组中均显著差异
8、CTC相关的DNA甲基化风险评分预测免疫治疗反应

图ABC：肺癌免疫治疗队列K-M曲线、队列耐药和敏感组风险评分差异展示、高低风险组耐药和敏感组样本比例差异展示图DEF：IMvigor 210膀胱癌免疫治疗队列中风险评分作为免疫治疗效果预测因子的评估图GH：TIDE方法预测的结果与免疫治疗队列结果相符

每次小编在给大家分享完文章后都会问自己，这么讲作为不了解生信分析的医生科研工作者看完后是否能理解，说到底生信分析只是一个研究科研问题的工具（除非要发方法类的文章），所以重点还是在研究的方向上，明确自己要解决什么样的临床问题即可，所以再强调下本期重点：循环肿瘤细胞。至于怎么研究、有哪些方法可以用就交给生信人吧！

循环肿瘤细胞课题

个性化设计

扫码咨询

END

不想错过每天的热点和技术欢迎大家添加生信人为星标推荐

撰稿 ▎Eric

排版 ▎CY.

往期推荐

人物专题

• 董晨院士研究成果全汇总 • 张泽民老师系列研究成果全汇

免疫专题

• 二区免疫治疗纯生信挖掘• 6+多组学免疫治