影响因子：10.7
研究概述：衰老是指一种永久性细胞生长停滞的状态，是一种肿瘤抑制机制。越来越多的证据表明，衰老细胞在癌症进展中起着不利作用，而现有的研究缺乏反映癌症衰老水平的特异性和可靠的标志物。基于衰老相关基因(SRGs)，作者采用共识聚类对HCC进行分型，使用了单样本基因集富集分析(ssGSEA)、模糊c均值算法等计算方法，利用药物敏感性数据筛选不同衰老患者的潜在治疗药物。此外，作者开发了一种称为签名相关基因分析(SRGA)的方法，用于鉴定与感兴趣表型相关的标记，通过对衰老相关基因(SRGs)进行综合分析，揭示了衰老在肝细胞癌(HCC)中的作用。
研究结果：
基于SRGs的三个稳健HCC集群的识别和特征
图A表现了从四个资源获得的重叠的SRGs。如图B所示，通过无监督聚类方法将LIHC患者分为三组，即ClusterA, ClusterB和ClusterC。然后，进行了单样本基因集富集分析(ssGSEA)来测量三个簇之间衰老途径的激活，图C结果表明，ClusterC的富集程度明显更高。图D变现了广泛接受的衰老标志物，包括GLB1、TP53、CDKN1A (p21)、CDKN2A (p16)等的表达从ClusterA增加到ClusterC。此外，图E到图H的生存分析显示，ClusterC患者预后最差，提示ClusterC可能是一个高危亚组。
三个衰老集群的突变景观
如图A和图B所示，每个集群的前10个高突变基因，其中TP53、RB1和CSMD1在ClusterC中突变频率较高，而CTNNB1突变频率较低。如图C所示，在共发生和互斥事件方面，在ClusterA中TTN与AHNAK2、MUC16与RYR2、RYR3与USH2A存在显著的共突变。ClusterB的共现事件相对高于其他2个集群，CTNNB1与APOB、OBSCN与FLG、DNAH7与PCLO的共现事件显著。在ClusterC中，TP53与PCLO、RYR1与ADGRV1、ABCA13与PCLO之间存在显著共突变。图D表现了利用GISTIC2检测衰老簇中异常的CNV区域。所有簇均在8q24的细胞带中扩增，在1p36和8p23的细胞带中缺失。而在ClusterB中，在6号染色体上有特异性扩增。在ClusterC的3号染色体上有一个独特的缺失。
三种衰老团簇的肿瘤免疫微环境
图A显示LIHC中三个簇中8个免疫检查点分子的表达，包括CD274 (PD-L1)、PDCD1 (PD1)、CTLA4等多种免疫应答分子在ClusterC中的表达明显升高。图B显示所有免疫评分、基质评分和ESTIMATE评分在ClusterC中最高，表面免疫和基质细胞成分在ClusterC中更丰富。图C表现了ClusterC中自然杀伤T细胞、T滤泡辅助细胞和调节性T细胞等几种T细胞的比例较高，而ClusterA中中性粒细胞的比例较充足。图D到图F表现了在LIHC的三个簇中，ssGSEA富集免疫衰竭(D)、免疫抑制(E)和免疫排斥(F)特征免疫逃避或抑制的特征。表明免疫逃避或抑制的特征如T细胞调节、髓源性抑制细胞(MDSC)和癌症相关成纤维细胞(CAFs)，以及EMT、WNT和TGFb信号通路的激活，在ClusterC中最为丰富。
三聚类衰老标记的鉴定
图A到图B表现了 LIHC (A)和LIRI (B)中通过模糊C -means算法识别的三个聚类中的四种基因表达模式。在这些集群中，LIHC中的集群4 (n = 163)和LIRI中的集群2 (n = 146)由于它们的正则表达变化而显示出很大的区分三种衰老集群的潜力。如图C所示，通过交叉两个基因簇之间的重叠基因，共提取100个基因，并将其定义为Sene标记。图D表现了在几个数据集中，标记与衰老标记的表达呈正相关。图E比较了Sene的全局转录组表达。从表达高的组到表达低的组进行GESA的衰老相关通路分析，结果显示前者的衰老途径活性几乎丰富。
肝细胞癌衰老过程中的干细胞重编程
ssGSEA被用来测量每个患者的干细胞相关特征的富集，图A到图B表现了ClusterC、Sene.High组的干性相关特征活性最高。此外，图C表现了衰老与干细胞标记物如EPCAM、KRT19、ANXA3、KLF4、CD44和PROM1的表达呈正相关。图D显示了Huh7细胞TIS模型工作流程示意图。Huh7细胞用阿霉素处理4天，然后在不含阿霉素的培养基中培养，每2天更换一次，直到15天，形成体外HCC衰老模型。图E表现了如SA-b-gal染色所示，在阿霉素处理下，Huh7细胞表现出衰老。图F发现，与其他集群相比，代表衰老状态的干性标记在ClusterC中的表达更高。在图G中，TIS模型中也观察到一致的结果。
Sene标志物和药物敏感性与免疫治疗疗效的关系
图A表现了作者共发现82种药物呈显著负相关，被认为是敏感药物，而只有3种药物呈正相关。图B观察到更多靶向有丝分裂、细胞凋亡调控和PI3K/MTOR通路的药物，为开发治疗肿瘤衰老的药物提供了新的思路。图C到图E观察到化疗药物SB505124 (Rs = 0.64)、AZD2014 (Rs = 0.43)和Selumetinib (Rs = 0.40)对Sene表现出耐药性。但对于属于ClusterA的患者可能是合适的治疗方法。另一方面，图F到图H表明Tozasertib (Rs = -0.81)、Osimertinib (Rs = -0.77)和uni -77 (Rs = -0.75)药物对Sene最敏感。表明它们可能是ClusterC的老年性药物。图I和图L表现了预测免疫治疗患者反应的标志物。在两个独立的队列中，Sene.High的患者的总生存期延长。图J和图K表现了在IMvigor210两个衰老组中，患者在Sene.High组的肿瘤突变负荷和新抗原负荷明显更高。
衰老新标记的鉴定
图A表现了开发一个名为SRGA的R包的主要步骤。1)获得大样本转录组谱;II)计算每个基因与其他基因之间的相关性，并对基因排序表进行排序;III)基因集富集分析，利用感兴趣的特征和基因排序表确定新的标记。图B显示了与13个衰老特征相关的基因数量。图C显示了与每个衰老特征相关的前5个基因，UBD、SPINK1、CENPU和HLA-DRA分别与两个不同的特征显著相关。图D根据衰老特征的计算得分对基因进行排名，最后，选择MAFG、TUBA1C、CSTF2、PLIN3、FAM83D、MMP12 6个基因作为与患者生存相关的新衰老相关基因。
阿霉素诱导衰老Huh7细胞新标志物表达增加
作者使用阿霉素处理Huh7细胞，图A表现了不同浓度的阿霉素处理Huh7 4天或不同持续时间的50 nM浓度显示出明显的衰老，包括形态学变大和变平；图B表现了SA-b-Gal染色增强；图C表现了p21和p53蛋白表达增加。此外，当Huh7衰老时，MAFG和PLIN3的蛋白表达升高。如图D到图E所示，新发现的衰老标志物的mRNA表达在剂量和时间依赖模型中也有所增加，与之前的结果一致。
敲除MAFG可减轻衰老相关表型并增加T细胞介导的细胞毒性
为了进一步探索衰老背后的潜在机制，作者重点研究了MAFG。如图A和图B所示，shRNA干扰导致衰老标志物mRNA和蛋白质水平的表达减少；如图C所示，SA-b-Gal染色减少。图D表现了当Huh7衰老时，PD-L1的表达增加，这可以通过敲除MAFG来回复。图E展示了活化T细胞和肿瘤细胞共培养系统，用以研究T细胞介导的对衰老肿瘤细胞的免疫监视。图F表现了在衰老细胞中敲低MAFG显著增加T细胞的细胞毒性。将衰老细胞分为Mafg+和Mafg-，图G表现了Cd274转录本在mafg +衰老细胞中更频繁地表达。图H的GSEA显示，mafg +衰老细胞中稳态、表皮细胞发育和分化相关通路的激活增加，而mafg -衰老细胞中抗原加工和呈递相关通路的激活增加。
研究总结：
该研究结果为衰老对HCC的影响提供了见解。作者发现了三个具有不同预后的HCC集群，并证实衰老相关的重编程会增强肿瘤的干性，进一步提取了一个特征来确定HCC的衰老状态。然后，提出了针对不同衰老状态肿瘤细胞的潜在协同药物，以推进个性化治疗分层。接下来，作者开发了SRGA，并鉴定了MAFG, PLIN3和其他4个可能与TIS相关的基因。最后，验证了MAFG参与HCC衰老、干化和免疫抑制的调控机制。总的来说，研究的数据为进一步了解衰老和癌症之间的联系做出贡献。
