影响因子：7.4
研究概述：癌症免疫疗法可增强人体的天然抗肿瘤免疫反应，已被证明在治疗复发性或转移性癌症方面具有潜力。新抗原疗法是免疫疗法精确消除肿瘤的最普遍方法。科研人员正在探索使用肿瘤新抗原作为潜在有效治疗方法的可能性，以改善COAD患者的治疗选择。MUC家族的肿瘤相关糖肽抗原可作为COAD免疫治疗疫苗开发的理想靶标。但是，还未有研究对包括多个数据库的 COAD 中 MUC 突变情况进行综合生物信息学分析。因此，这项研究通过对公开资料的综合分析，获得了MUC突变基因的新抗原候选基因，并建立了一个预测模型，用于启动MUC突变来源的高置信度新抗原的选择。作者为COAD中基于肿瘤新抗原的免疫治疗提供了一系列潜在的候选药物。这项研究将会促进基于新抗原的免疫疗法在COAD中的广泛应用。
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研究结果：
探索COAD相关数据集中的 MUC 基因突变情况
为了鉴定COAD中潜在的肿瘤新抗原，作者在两个不同数据集中确定了MUC基因的突变频率。首先，作者展示了在cBioPortal数据库（包括2070个COAD样本）中19个MUC基因的突变频率（图A）。基因分别为MUC16（14%）、MUC17（8%）、MUC5B（7%）、MUC2（4%）、MUC4（4%）和MUC6（2.9%）等，具体如图B。随后，作者通过TCGA数据集的172个样本探索了相同MUC基因的突变频率（图C）。虽然这结果与cBioPortal数据库分析结果有相同趋势，但是MUC16 的突变频率高达75.4%，这可能是由于样本量小以及数据固有的随机性导致的。将两个数据库对比分析，最突出的基因包括 MUC16、MUC17、MUC5B、MUC2、MUC4 和 MUC6。这些结果表明，MUC家族基因在癌症生物学中的不同作用和潜在意义。
MUC基因在COAD中的预后意义
为了研究MUC 家族能否作为 mRNA 疫苗潜在候选靶标，作者通过2070 个COAD样本的生存数据分析了所有 MUC 基因突变的预后意义（图A）。共鉴定出3个与DFS相关的基因，分别为MUC4、MUC16、MUC17和 1 个与PFS相关的的基因---MUC6（图B） 。只有 MUC13、MUC20 和 MUC5B 被发现与 OS 显著相关（图 C，D）。上述结果强调了MUC基因在COAD患者预后的关键作用，揭示了MUC基因对临床实践和治疗干预的潜在影响。
MUC基因与COAD的相关性
作者分析了MUC基因与COAD临床因素的相关性。首先，作者通过 cBioPortal 数据库获得了 COAD 中突变频率最高的前 10 个基因，分别为APC、TP53、TTN、KRAS、SYNE1、MUC16、FAT4、PIK3CA、FLG和LRP1B（图A）。随后，作者通过蛋白互作网络以探索突变的MUC基因与这十大基因之间相互作用关系。结果显示，这10个基因中由SYNE1、FAT4、PIK3CA、FLG和LRP1B组成的亚群与MUC家族基因的突变显著相关，其中MUC家族主要包括MUC1、2、3、4、5AC、5B、6、13、15、16、17、19和22。此外，作者还分析了MUC基因突变状态与MSI和TMB之间的关系（图C）。研究发现，MUC2、MUC4、MUC5B、MUC6和MUC16 这5个MUC基因的突变状态与TMB强相关（图D）。MUC突变与TMB/TSI之间的强相关性解释了MUC突变对肿瘤进展和免疫治疗的潜在影响。
MUC家族突变的免疫学相关性
MUC突变可能有助于COAD患者的免疫治疗，为了全面描述在这过程中MUC突变的免疫学作用，作者分析了MUC家族基因突变与肿瘤微环境和免疫亚型之间的关系。作者将COAD患者分为MUC突变型和野生型两组，比较这两组间免疫细胞CD8 T细胞、CD4 T细胞、树突状细胞、髓源性抑制细胞、巨噬细胞、B细胞、中性粒细胞、NK和Treg细胞的富集评分之间的差异。结果表明，在COAD患者中，MUC家族突变与肿瘤相关免疫细胞之间具有相关性（图A-E）。
除此之外，作者将样本根据MUC拷贝数变异（CNV）的不同类型分为5组，并分析出MUC16、MUC17、MUC5B、MUC4、MUC2和MUC6这6个基因在这5组的免疫细胞富集评分，包括CD8 T细胞、CD4 T细胞、树突状细胞、中性粒细胞、Th2细胞、B细胞和NKT细胞，之间存在显著差异。上述结果表明，MUC家族的突变，包括MUC16、MUC17、MUC5B、MUC4、MUC2和MUC6对COAD患者具有免疫原性，主要表现在获得的免疫评分更高以及免疫细胞更多，尤其是CD8+ T细胞。
有研究发现，免疫检查点（ICP）基因在免疫细胞浸润和免疫治疗中发挥作用，作者分析了COAD患者中MUC家族基因突变与ICP基因的基因表达的相关性。结果显示：COAD患者中MUC家族基因突变与ICP基因的基因表达呈正相关，其中ICP基因主要包括以下几种类型：免疫抑制剂，包括CD244、CD274、CD96、CTLA4、HAVCR2、IDO1、LAG3、PDCD1、PDCD1、LG2、TGFβ1和TIGI等（图A）；免疫刺激剂，包括 C10orf54、CXCR4、KLRC1、KLRK1、MICB、TNFSF13 和 TNFRSF25（图B）；MHC分子包括HLA-DMA、HLA-G、TAP2、TAPBP等（图C）；趋化因子包括 CCL4、CCL5、CCL24、CXCL9、CXCL13、CXCL14 和 CXCL16（图D）；受体包括 CCR3 和 CXCR4（图E）。另外，高MUC16表达也在C1（伤口愈合）免疫亚型中得到促进，而MUC5B在CIN分子亚型中得到促进。这表明，MUC突变基因可能参与TME重建过程。综合上述结果分析，MUC 家族基因突变可能通过与 COAD 组织中的免疫浸润细胞、ICP、MSI 和 TMB 相互作用来影响抗肿瘤免疫过程。这些结果表明，来自MUC家族突变的肽片段可能是COAD的潜在新抗原。
COAD中MUC突变新抗原的特征
为了获得COAD突变基因的潜在新抗原谱，作者使用DAI方法全面分析了来自TSNAdb数据库中的531个COAD样本中MUC家族的所有突变情况，以此方法获得高置信度的TSA。作者通过TSNAD v1.0 NetMHCpan v2.8算法获得了1243个由于SNV产生的MUC突变新抗原，通过TSNAD v1.0 NetMHCpan v4.0算法获得了452个由于SNV产生的MUC突变新抗原，其中由于 MUC16突变产生了282个新抗原，由于 MUC17突变产生了38个新抗原，由于 MUC5突变产生了35个新抗原，由于 MUC4突变产生了28个新抗原，由于 MUC6突变产生了27个新抗原，由于 MUC5突变产生了17个新抗原（图B）。MUC突变新抗原的两个最具结合力的HLA等位基因是HLA-C12:03和HLA-A02:01（图A）。随后，通过TSNAdb v2.0算法获得了更具有高置信度的新抗原。结果显示，共鉴定出包括157个INDELs、1个TS和57个SNVs的MUC突变基因的325个潜在新抗原。在157个INDELs中，排名前三的MUC突变新抗原分别是MUC4、MUC5B和MUC5AC（图D）。此外，作者应用了DAI工具来选择更高置信度的亲和力新抗原，并从57个SNVs中获得了10个高置信度的SNV MUC突变新抗原（图C）。
研究总结：
通过多种数据来源鉴定免疫原性新抗原是开发有效免疫疗法的关键步骤。为了验证MUC家族是否可以靶向COAD的肿瘤特异性免疫治疗，作者对MUC家族基因突变情况进行了全面彻底的筛选，并对COAD中MUC突变情况的免疫浸润水平进行了分析。经过研究分析，MUC突变基因具有作为预后和免疫生物标志物预测因子的潜在价值。并且，MUC突变基因与COAD中的关键ICPs（如CD274（PD-L1）、CTLA4等）以及MSI和TMB之间存在很强的关系。这些结果都揭示了MUC突变基因在免疫治疗方面具有价值，可能用于COAD患者的治疗。所有这些结果极大地扩展了靶向癌症抗原的范围，并确定了COAD中抗MUC免疫治疗的新工具。综上所述，作者通过综合分析相结合的方式鉴定了COAD中MUC突变基因的候选新抗原，并建立了一个预测模型，以启动MUC突变来源的高置信度新抗原的选择。这些靶点可能是基于新抗原的免疫治疗的潜在靶点，可能会促进基于新抗原的免疫疗法在COAD中的广泛应用。