一种与脂肪肉瘤脂质代谢相关的潜在肿瘤抗原、免疫分型及其构建方法和应用

本发明属于肿瘤预测及疫苗开发，具体涉及一种与脂肪肉瘤脂质代谢相关的潜在肿瘤抗原、免疫分型及其构建方法和应用。

背景技术：

1、脂肪肉瘤(lps)是最常见的软组织肉瘤，也是最被肿瘤学者忽视恶性肿瘤之一，多发于成年人。高分化lps和去分化lps共同构成lps最常见的病理亚型。lps好发于腹膜后间隙，具有鲜明的临床特点，包括：早诊早筛困难，初诊时多数肿瘤体积巨大；肿瘤多数压迫或侵犯周围重要血管及邻近组织器官导致手术完整切除困难，局部复发率高；肿瘤恶性程度伴随复发次数而逐渐增高，复发间期逐渐缩短；放化疗不敏感且可用药有限。脂质(脂肪酸和胆固醇)代谢失调是肿瘤最突出的代谢改变之一。然而，lps中的脂质代谢机制尚不明确。近年来，免疫疗法包括car-t疗法和针对程序性细胞死亡蛋白1(pd-1)和pd-配体1(pd-l1)被已经广泛开发用于癌症治疗，然而只有特定病理类型的lps(如去分化lps)患者能够从免疫治疗中获益。毋庸置疑，lps作为一种难治性恶性肿瘤，已成为危害人类健康、生命安全以及社会经济的重大疾病。因此，lps的精准治疗亟需新的策略。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的在于提供一种与脂肪肉瘤脂质代谢相关的潜在肿瘤抗原、免疫分型及其构建方法和应用。通过脂质代谢分型进一步筛选在脂肪肉瘤中与脂质代谢相关的拷贝数扩增和突变的基因，并寻找其中与抗原提呈性免疫细胞显著相关、与肿瘤预后显著相关的分子作为潜在的mrna疫苗抗原。并且，通过免疫热点基因用于预测基于脂肪肉瘤预后显著相关的潜在抗原所制备的疫苗对脂肪肉瘤患者的治疗效果，进而筛选出适合人群接种的mrna疫苗。

2、为实现上述目的，本发明所采取的解决方案如下：

3、第一个方面，本发明提供一种与脂肪肉瘤脂质代谢相关的潜在肿瘤抗原，所述潜在肿瘤抗原包括以下抗原基因中的一种或多种：acot7、arsj、arsk、cpt1b、cyp21a2、elovl2、fdx2、gstm4、hacd1、hsd17b14、mtmr8、ormdl2和tnfrsf21。

4、优选地，所述抗原基因elovl2与抗原呈递细胞呈现负相关性。

5、第二个方面，本发明还提供一种与脂肪肉瘤脂质代谢相关的潜在肿瘤抗原基因elovl2在制备用于治疗和预防脂肪肉瘤的产品中的应用。

6、优选地，所述产品包括脂肪肉瘤疫苗。

7、优选地，所述疫苗为mrna疫苗。

8、第三个方面，本发明还提供一种与脂肪肉瘤预后相关的脂质代谢分型的构建方法，包括如下步骤：

9、从tcga下载tcga-sarc队列的转录组表达谱数据，所述数据仅包括脂肪肉瘤肿瘤样本；

10、通过msigdb数据库获取741个脂质代谢相关基因集；

11、利用r包consensusclusterplus根据741个脂质代谢相关基因对tcga-sarc中脂肪肉瘤肿瘤样本进行无监督聚类分析，得到两个与脂肪肉瘤预后显著相关的脂质代谢亚型lms1和lms2；

12、对741个脂质代谢相关基因进行单因素cox回归，lasso回归分析及多因素cox回归分析筛选出与脂肪肉瘤预后显著相关的脂质代谢基因，以得到与预后相关的脂质代谢基因的表达信息。

13、优选地，得到的所述与脂肪肉瘤预后相关的脂质代谢基因包括如下基因：acot7,arsj,arsk,cpt1b,cyp21a2,elovl2,fdx2,gstm4,hacd1,hsd17b14,mtmr8,ormdl2和tnfrsf21。

14、第四个方面，本发明还提供一种与脂肪肉瘤预后相关的脂质代谢分型，所述脂质代谢分型由如上所述的741个脂质代谢相关基因构建方法得到，所述脂质代谢分型包括两个脂质代谢亚型lms1和lms2，所述脂质代谢分型能够用于预测基于如上所述的与脂肪肉瘤脂质代谢相关的潜在肿瘤抗原所制备的脂肪肉瘤疫苗对脂肪肉瘤患者的治疗效果。

15、优选地，所述两个脂质代谢亚型lms1和lms2可以作为与脂肪肉瘤预后相关的生物标志物，脂质代谢亚型lms1的脂肪肉瘤肿瘤患者的预后治疗效果具有显著性。

16、第五个方面，本发明还提供如上所述的与脂肪肉瘤预后相关的脂质代谢分型作为生物标志物在制备用于治疗和预防脂肪肉瘤的mrna疫苗中的应用，所述脂质代谢分型包括两个脂质代谢亚型lms1和lms2。

17、优选地，在tcga-sarc队列检测到26个与免疫原性细胞死亡(icd)调节因子相关的基因，其中12个基因在两个亚型lms1和lms2间差异表达，lms1亚型中显著上调了cxcl10、fpr1和tlr4基因，所述用于治疗和预防脂肪肉瘤的mrna疫苗对上调了cxcl10、fpr1和tlr4基因的lms1亚型更有功效。

18、第六个方面，本发明还提供一种与脂肪肉瘤脂质代谢相关的免疫热点基因，所述与脂肪肉瘤脂质代谢相关的免疫热点基因为plcg1，其构建方法包括如下步骤：

19、wgcna共表达网络构建：对免疫相关基因中与预后相关的基因进行加权共表达网络分析，软阈值筛选后，以power＝6构建网络，计算每个模块对应每个样本的eigengenes，检测得到eigengenes在脂质代谢亚型lms1和lms2中的分布存在显著差异；

20、预后模块识别和刻画：利用eigengenes对模块进行生存分析，显示brown模块与预后显著相关；

21、基于预后模块识别模块中免疫相关hub基因：为得到预后相关模块brown的hub基因，计算模块内基因与模块eigengenes的相关性，取与模块eigengenes相关性大于0.9的hub基因，再对hub基因进行单因素cox回归分析，最后利用逐步向后方及多因素cox回归分析法筛选得到3个独立的预后相关免疫hub基因plcg1、zc3hav1l和nfat5；

22、获得与脂肪肉瘤脂质代谢相关免疫热点基因plcg1：为探究3个免疫hub基因与脂质代谢间的相关性，分析脂质代谢相关潜在抗原基因elovl2与3个hub基因表达间相关性，结果显示只有plcg1与elovl2的表达呈显著正相关性。

23、第七个方面，本发明还提供一种预测脂肪肉瘤患者预后的风险评分模型，所述预测脂肪肉瘤患者预后的风险评分模型通过结合如上所述的潜在肿瘤抗原elovl2与如上所述的免疫热点基因plcg1构建，构建的风险评分模型riskscore＝0.0469969754919514*elovl2+0.517433878453894*plcg1，通过上述公式计算样本风险得分，并以最佳cut-off值为节点划分高低风险组。

24、现有技术相比，本发明的有益效果在于：

25、本发明提供了一种与脂肪肉瘤相关的脂质代谢分型、潜在抗原、免疫热点基因及其构建方法和应用。所述脂质代谢分型包括lms1和lms2，潜在抗原包括elovl2。本发明还提供了所述与脂肪肉瘤预后显著相关、且与脂质代谢分型相关的潜在抗原在制备用于治疗和预防脂肪肉瘤的产品中的应用。本发明还提供了一种免疫热点基因集及其构建方法和应用。通过wgcna提取脂肪肉瘤相关的免疫热点基因，并鉴别了这些免疫热点基因的细胞特征和分子特征，免疫热点基因用于预测基于脂肪肉瘤预后显著相关的潜在抗原所制备的脂肪肉瘤疫苗对脂肪肉瘤患者的治疗效果，进而筛选出适合人群接种的mrna疫苗，提高脂肪肉瘤疫苗对肿瘤患者的治疗和预防效果。