影响因子：9.2

**研究概述： **胸腺瘤是前纵隔最常见的原发性肿块，高达 30% 至 50% 的患者可能会发展为晚期、复发、转移性或难治性肿瘤，因此发现可靠的预测性生物标志物以识别胸腺瘤患者至关重要。癌变通常涉及新陈代谢的重编程，这对肿瘤微环境、细胞分化和基因表达有重大影响，越来越多的证据表明，代谢异常与各种癌症（包括透明细胞肾细胞癌、结肠直肠癌和子宫内膜癌）的不良预后有关，但胸腺瘤中与代谢相关基因的确切表达模式仍不确定。β-1,3-N-乙酰葡糖胺基转移酶（B3GNT）家族由一系列酶组成，包括 8 个已知成员，即 B3GNT1 至 B3GNT8，每个成员都具有独特的特征和功能，该家族的失调已被确定为癌症发展和恶化的关键因素。ST3GAL 家族由硅烷基转移酶组成，包括6个已知成员，该家族成员在不同的生物过程中发挥着重要作用，如细胞通讯、生长、免疫防御和疾病进展。在这项研究中，作者基于TCGA胸腺瘤患者的转录组数据以及代谢组学对胸腺瘤中不同代谢途径进行了广泛分析，并鉴定出胸腺瘤中最具预测性的代谢通路和关键基因。

本文属于单肿瘤分型思路，类似的分型文章我们也解读过很多。
研究结果：

**胸腺瘤亚型鉴定和差异分析 **

121 位 THYM 患者基于代谢相关基因被分为三个预后截然不同的亚组（图A,B）, 第 1 组和第 3 组的转录数据进行差异基因表达分析，发现了 1370 个差异表达基因（图C），取其差异表达前100个基因并结合临床信息绘制热图，对基因的聚类以及通路富集将基因分成三组（图D），第一组主要与 GO:0002475（通过 MHC Ib 类进行抗原加工和递呈）、GO:0042492（γ-δ T 细胞分化）相关；第二组主要与 GO:0008544（表皮发育）、GO:0046068（cGMP 代谢过程）和 GO:0043588（皮肤发育）相关；第三组主要与 GO:0071449（细胞对脂质过氧化氢的反应）、GO:1902691（呼吸基底细胞分化）和 GO:0042398（细胞修饰氨基酸生物合成过程）相关。

构建不同亚型的通路相互作用网络并进行生存分析

通过 GSEA，从亚型 1 和亚型 3 的富集差异表达基因中得出了通路相互作用网络（图A），其中脂质代谢相关图谱和免疫/炎症相关图谱显著富集（图B）。图C是基于 GSVA 分数的无监督聚类热图，提示第 1 组和第 3 组在以下通路的组成成分上存在显著差异：GOMF：脂质转运体活性；GOBP：脂质定位；GOBP：中性脂质生物合成过程。基于这三条通路的GSVA评分，KM曲线表明三条通路的活性与THYM患者的预后密切相关（图D）。这些结果表明脂质代谢在两种亚型胸腺瘤的增殖和分化过程中发挥着重要作用。

分析不同的代谢途径并开发胸腺瘤机器学习分类器

作者在KEGG数据库中确定了参与 46 条肿瘤代谢通路的基因集，通过 GSVA 和 Limma 差异分析，作者发现了 12 条 t 值≥1.0 且 B-H 校正 p 值<0.05 的通路（图A）。线性回归分析表明，第1组和第3的 GSAV 分数在37条通路中存在显著差异（图B），随机森林算法结果表明其中最重要的3条通路对识别预后不良的胸腺瘤亚型贡献最大（图C），SHAP模型表明其中最重要的5条通路对预后预测很重要（图D），两种算法筛选出共同的关键通路KEGG_GLYCOSPHINGOLIPID_BIOSYNTHESIS_LACTO_AND_NEOLACTO_SERIES，并且该通路在SHAP算法中被认为是最重要的通路（图E）。

核心通路对胸腺瘤患者长期生存的影响

筛选出核心通路后，作者对该通路的GSVA评分进行了生存分析，发现评分越高，患者的预后越差（图A）。为进一步了解该通路中基因的表达和相互作用，作者对参与该通路的 22 个基因的表达水平进行了Pearson相关分析，在 FUT7、ST3GAL3 和 ST3GAL4 之间以及 B3GNT4 和 FUT1 之间观察到了很强的相关性（图B）。差异分析提示在肿瘤组织中，ST3GAL6 的表达明显降低，而 B3GALT2、ABO FUT3、B3GNT3 和 B3GNT5 的表达水平则明显升高。

胸腺瘤的代谢组学分析

胸腺瘤患者的代谢组学分析从 10 个样本中共检测到 1758 种代谢物，层次聚类分析表明，不同类型的代谢物在组间的分布具有一定的异质性（图A），PCA证明了组内的一致性（图B）。VIP 共筛选出 534 个差异代谢物，包括 233 个下调代谢物和 301 个上调代谢物（图 5C），图D表明不同代谢物之间存在明显的交互作用图谱。

差异代谢物的功能富集分析

Pearson分析表明不同的差异代谢物之间存在协同或拮抗的关系，提示可能存在复杂的调控机制（图A）。图B的差异丰度（DA）得分是基于 KEGG 通路对代谢改变的数值评估，表明特定通路的活性，DA结果表明在胸腺瘤的病理发展过程中，脂质和动脉粥样硬化、胆固醇代谢以及脂肪细胞脂肪分解的调控都呈现出表达下降的趋势。醚脂代谢、酮体的合成和降解的表达呈上升趋势。在与代谢相关的 KEGG 通路图中，有 30 个 DEMs 富集在甘油磷脂代谢通路中（图C），半乳糖代谢、类固醇生物合成和内分泌抵抗途径也表现出显著的富集（图D）。

鉴定核心调节因子并发现B3GNT5高表达与较差的无病生存率有关

为了减轻非线性基因表达对转录组生存分析的影响，我们采用了限制性三次样条模型来评估目标基因ST3GAL6、B3GALT2、ABO、FUT3、B3GNT3和B3GNT5的连续表达对生存的非线性影响，发现ABO和B3GNT5对胸腺瘤患者的总生存有显著影响（图A），图B的KM曲线进一步只吃了ABO和B3GNT5的预后价值。

蛋白质组的差异分析表明，胸腺瘤组织中B3GNT5和ST3GAL6的表达上调（P < 0.05）（图A），生存分析同样表明B3GNT5和ST3GAL6的预后价值（图B）。

研究总结：

这篇文章从代谢通路与癌症发生发展的关联出发，对胸腺瘤的转录组和代谢组进行了分型、互作、相关、机器学习、通路富集以及预后等全面分析，最终鉴定出具有预后预测价值的代谢相关基因，值得学习。