5+单基因泛癌范文式教学，适合小白学习

今天给同学们分享一篇生信文章“Comprehensive Pan-Cancer Analysis of KIF18A as a Marker for Prognosis and Immunity”，这篇文章发表在Biomolecules期刊上，影响因子为5.5。

结果解读：

KIF18A的表达及其在泛癌中的诊断价值

TIMER数据库被用来分析KIF18A在全癌症和正常组织中的表达情况。结果表明，与正常组织相比，KIF18A在16种癌症中的表达上调，包括BLCA、BRCA、CESC、CHOL、COAD、ESCA、GBM、HNSC、KIRC、KIRP、LIHC、LUAD、LUSC、READ、STAD和UCEC（图1A）。由于TIMER中的一些肿瘤没有正常组织，作者将TCGA与GTEx结合起来研究KIF18A在33种肿瘤中的表达情况，发现与相应的正常组织相比，KIF18A在27种肿瘤中的表达上调。然而，与正常组织相比，LAML和TGCT中KIF18A的表达较低（图1B）。根据HPA数据库，KIF18A在KIRC、LIHC、UCEC、LUAD、LGG和PAAD中高度表达（图1C），并通过A-431、U-2OS和U-251 MG细胞的免疫荧光定位获得了KIF18A的亚细胞定位，包括细胞核、微管和内质网。KIF18A主要位于微管和细胞质中。在U-2 OS细胞中，KIF18A不仅位于微管和细胞质中，还位于细胞间的桥梁上（图1D）。

KIF18A与临床病理数据的关系

随后，作者探讨了KIF18A与病理特征之间的关联。对于T分期，ACC、KICH、KIRC、KIRP、LIHC、PAAD和PRAD的高T分期中KIF18A的表达较高，而SKCM的高T分期中KIF18A的表达较低（图2A）。在ACC、KICH、KIRC、KIRP、LIHC、LUAD、LUSC、STAD和UCEC的晚期阶段，KIF18A的表达较高（图2B）。在具有淋巴结转移的患者中，KICH、KIRC、KIRP、LUAD、LUSC、PRAD、THCA和UVM中KIF18A的表达水平较没有淋巴结转移的患者更高。然而，在COAD中，具有淋巴结转移的患者中KIF18A的表达水平较没有淋巴结转移的患者更低（图2C）。在BLCA、CHOL、HNSC、KIRC、LIHC、OV、PAAD和UCEC中，KIF18A在更高的组织学分级中表达更高（图2D）。作者发现KIF18A与33种肿瘤中的Ki67指数呈中度至高度相关（R > 0.4）（图2E）。此外，ROC曲线评估了KIF18A在33种肿瘤中的诊断意义。作者发现KIF18A在20种癌症中具有较高的诊断价值（AUC > 0），表明KIF18A在肿瘤诊断中起着关键作用。

KIF18A的预后价值

作者选择OS、DSS和PFI来研究KIF18A在全癌症中的预后。高KIF18A表达在ACC、KICH、KIRC、KIRP、LGG、LIHC、LUAD、MESO和PAAD中与不利的OS相关。然而，在READ和THYM中，高KIF18A表达与有利的OS相关（图3A、B）。至于DSS，KIF18A高表达在ACC、KIRC、KIRP、LGG、LIHC、LUAD、MESO和PAAD中与较短的DSS相关（图3C、D）。结果显示，KIF18A过表达在ACC、BLCA、KICH、KIRC、KIRP、LGG、LIHC、LUAD、PAAD、PCPG、PRAD和SARC中与较短的PFI相关（图3E、F）。因此，ACC、KIRC、KIRP、LGG、LIHC、LUAD和PAAD中的KIF18A过表达与较短的OS、DSS和PFI相关。此外，时间相关的ROC曲线表明，在ACC、KIRC、KIRP、LGG、LIHC、LAUD和PAAD中，KIF18A的1年、3年和5年OS均在0.6以上。这些发现表明，KIF18A是ACC、KIRC、KIRP、LGG、LIHC、LUAD和PAAD的独立预后标志物。

KIF18A与免疫细胞浸润之间的相关性

作者使用Spearman相关性分析探索了KIF18A表达与24种免疫细胞浸润之间的关联。在33种癌症中，KIF18A与Th2细胞浸润水平呈正相关，其中16种癌症的相关系数大于0.6（图4A、B）。KIF18A表达与31种癌症中的T辅助细胞呈正相关。在大多数癌症中，KIF18A与其他22种免疫细胞的浸润呈正相关或负相关。随后，作者使用ESTIMATE算法计算了KIF18A与33种癌症类型的基质评分和免疫评分之间的关系。在ACC、CESC、GBM、LUAD、LUSC、OV、SARC、STAD和TGCT中，KIF18A表达与基质评分和免疫评分呈负相关，但与KIRC、LGG和THCA中的基质评分和免疫评分呈正相关。在某些癌症中，KIF18A表达与基质评分或免疫评分呈正相关或负相关。BLCA、CHOL、COAD、DLBC、KICH、MESO、READ、SKCM、UCS和UVM的KIF18A表达与基质评分和免疫评分之间没有关联（图4C）。

KIF18A与免疫调节基因之间的关系

作者还调查了33种肿瘤中KIF18A与免疫调节基因的关系，包括MHC、免疫刺激基因、趋化因子和趋化因子受体。在某些癌症中，KIF18A的表达与免疫调节基因呈显著正相关（图5A-D）。此外，作者发现KIF18A与PD-1、PD-L1、CTLA4、TIGIT、LAG3、HAVCR2和PDCD1LG2等免疫检查点在许多癌症中呈正相关（图5E）。

KIF18A的突变分析

作者使用cBioPortal数据库讨论了KIF18A基因在全癌症中的遗传变异。KIF18A的遗传变异频率在UCEC中最高（6.62%），主要以突变形式存在。KIF18A的第二和第三高频率出现在SKCM（4.42%）和BLCA（3.65%），同样主要以突变形式存在（图6）。

KIF18A与TMB、MSI、MMR基因之间的关系

作者还对KIF18A表达与TMB和MSI之间进行了相关性分析，这些指标与免疫检查点抑制剂（ICIs）的敏感性显著相关。在ACC、BLCA、BRCA、COAD、KICH、KIRC、LAML、LGG、LUAD、LUSC、PAAD、PRAD、SARC、STAD和UCS中，KIF18A与TMB呈显著正相关，与THCA和THYM呈负相关（图7A）。KIF18A在COAD、GBM、LUSC、SARC和STAD中与MSI呈正相关，在DLBC和PRAD中呈负相关（图7B）。此外，KIF18A在大多数癌症中与MLH1、MSH2、MSH6、PMS2和EPCAM呈正相关，但在KIRC、LGG和THYM中与EPCAM呈负相关（图7C）。

KIF18A表达与DNA甲基化和RNA甲基化之间的关系

作者使用UALCAN数据库检测了KIF18A在各种肿瘤中的DNA甲基化水平，结果显示BLCA、HNSC、KIRP、LIHC、PRAD和UCEC中KIF18A的甲基化水平低于正常组织；这可能解释了这些肿瘤中KIF18A表达高的原因。KIRC、LUSC和PAAD中观察到甲基化水平增加（图8A）。作者使用MethSurv对KIF18A的每个CpG位点进行了DNA甲基化水平分析和生存分析。如图8B所示，KIF18A有14个甲基化探针，如cg19562854、cg16786315、cg10470873、cg16497921、cg08967200、cg14744160、cg23490773、cg27309677、cg21046078、cg20566942、cg21118186、cg14927277、cg19372491和cg06544937。超甲基化的cg08967200在ACC中预示着良好的预后，但在BLCA、HNSC、KIRC和LIHC中预后不佳。超甲基化的cg10470873在ACC、KIRC和LGG中预后良好，但在KIRP、SKCM、STAD和UCEC中预后不佳。Cg19562854的超甲基化在ACC、LGG、MESO和PAAD中预后良好，但在BLCA、COAD、KIRP和LIHC中预后不佳。cg16497921的高甲基化与KIRC和SARC的良好预后有关，但与CESC、KIRP、LAML、LIHC和UCEC的不良预后相关。COAD、ESCA、LIHC、PAAD和UCEC中cg16786315的高甲基化表示预后不良。然而，在KIRC、SARC和SKCM中，cg16786315的低甲基化表示预后不良（表S1）。KIF18A可能通过甲基化影响癌症患者的预后。此外，在大多数癌症中，KIF18A与m6A、m5C和m1A调控基因呈正相关。然而，在LAML中，KIF18A与m1A调控基因无关，并与少数m5C和m6A调控基因相关（图8C）。KIF18A可能通过影响RNA甲基化调控基因的表达水平发挥致癌作用。

KIF18A的单细胞功能分析

为了进一步研究KIF18A在肿瘤中的潜在作用，作者利用CancerSEA在单个细胞水平上调查了KIF18A的功能（图9A）。研究结果显示，KIF18A与胶质瘤的细胞周期、增殖和侵袭呈正相关。在LUAD中，KIF18A与细胞周期、DNA损伤、DNA修复、转移和增殖呈正相关。SKCM中，KIF18A的表达与细胞周期、增殖和DNA损伤呈正相关。在RCC中，KIF18A与DNA损伤、分化、凋亡呈正相关，而与细胞周期、DNA修复、DNA损伤和增殖呈正相关。然而，在UVM中，KIF18A与DNA修复、DNA损伤、凋亡和EMT呈负相关（图9B）。

药物敏感性分析

作者使用GSCALite来研究KIF18A在肿瘤中的药物敏感性。KIF18A的表达与AZD7762、Elesclomol、NSC-207895、QL-VIII58、TW37、Temsirolimus和Y-39983的50%抑制浓度（IC50）值呈负相关。此外，KIF18A的表达与AZ628、CI-1040、Eriotinib、Lapatinib、Nutlin-3a、PD-0325901、PLX4720、RDEA119、SB590885、Trametinib、VX-11e和selumetinib等12种药物的IC50值呈正相关（图10）。

KIF18A的蛋白质相互作用网络和富集分析

为了进一步研究KIF18A在肿瘤发生中的潜在影响，作者从GeneMANIA数据库中提取了与KIF18A相关的40个基因，进行了GO和KEGG富集分析（图11A）。生物过程（BP）富集分析显示，与KIF18A相关的基因主要参与染色体分离、有丝分裂核分裂、核染色体分离和姐妹染色单体分离。分子功能（MF）富集分析显示，KIF18A在肿瘤发生中的作用与微管结合、微管结合蛋白活性和运动活性有关。作者发现，与KIF18A相关的基因在细胞组分（CC）富集分析中富集于染色体、着丝粒区域、着丝粒和紧凑染色体着丝粒（图11B）。此外，KEGG通路分析显示KIF18A参与了一些通路，如细胞周期、卵母细胞减数分裂、孕激素介导的卵母细胞成熟等（图11C）。随后，作者应用GSEA确定了KIF18A在肿瘤中的生物功能。作者发现KIF18A主要参与了大多数癌症的细胞周期、同源重组和DNA复制（图11D）。这些结果表明了KIF18A在肿瘤发生中的分子机制。

IHC对KIF18A在某些肿瘤中高表达的验证

为了进一步阐明KIF18A蛋白在肿瘤组织和正常组织中的表达差异，作者从首都医科大学北京地坛医院病理科选择了10例癌症和10例癌症及其相应的正常样本进行IHC研究。IHC的半定量评分表明，与相应的正常组织相比，KIF18A蛋白在LIHC（图12A）和PAAD（图12B）中显著过表达。KIF18A在肿瘤中的过表达增加了KIF18A作为治疗这些癌症的新靶点的可信度。

KIF18A在LIHC和PAAD中被视为独立标记

作者使用逻辑回归分析来估计TCGA数据库中LIHC和PAAD中KIF18A表达与临床特征之间的相关性。单因素分析证实，T分期、病理分期和KIF18A表达是LIHC OS的重要预后因素。通过多变量分析，KIF18A的表达被确定为LIHC的独立预后因素（图13A，B）。就PAAD而言，单变量分析显示OS具有统计学意义，并受T分期、N分期和KIF18A表达的影响，进一步的多变量分析表明，N分期和KIF18A表达被视为独立的预后因素（图13C，D）。总之，通过单变量和多变量分析，KIF18A的表达被认为是LIHC和PAAD预后不良的标志。