$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
استخدمت هذه الدراسة بيانات سريرية ونسخية متاحة للجمهور، وغير محددة الهوية من أطلس جينوم السرطان ومجموعة تعبير الجينات. جميع الدراسات المساهمة حصلت على موافقة مسبقة من لجنة المراجعة المؤسسية وموافقة مستنيرة. وبما أن التحليل الثانوي فقط للبيانات المجهولة كان يجرى، لم تكن هناك حاجة لموافقة أخلاقية إضافية. قواعد البيانات والبرمجيات المستخدمة مدرجة في جدول المواد.
1. تحميل البيانات
استخدمت الأبحاث مجموعة بيانات EC (TCGA-سرطان بطانة الرحم بطانية الرحم (TCGA-UCEC))رقم 10، والتي تتكون من 589 عينة، بما في ذلك 554 عينة من أنسجة الورم من مرضى UCEC (مجموعة UCEC) وبيانات تسلسل من 35 نسجا طبيعيا مجاورا (المجموعة الطبيعية). تم استخدام قاعدة بيانات UCSC Xena لاسترجاع البيانات السريرية المقابلة11، باستثناء تلك التي تفتقر إلى المعلومات السريرية الكاملة. في النهاية، كان هناك 577 عينة تحتوي على بيانات سريرية متاحة للتحليل. تم توفير معلومات أساسية مفصلة في الجدول 1.
تم تحميل مجموعات بيانات إضافية متعلقة ب EC و GSE115810 وGSE63678 12 باستخدام حزمة GEOquery13. تم دمج مجموعة البيانات GSE115810 و GSE63678 لإنشاء مجموعات البيانات المجمعة لمزيد من التحليل (الجدول 2).
جينات NAD+ المرتبطة بالتمثيل الغذائي (NMRGs) تقع بعد سجل GeneCardsرقم 14 والأدبيات ذات الصلة15. باستخدام مصطلح البحث "استقلوب النياسيناميد" في GeneCards، تم تحديد 345 من NMRG ذات درجات ذات صلة أعلى من 4. تم جمع وإزالة النسخ المكررة من 42 NMRG الموجودة في الأدبيات إلى ما مجموعه 371 NMRG (الجدول التكميلي 1). تم جمع البيانات السريرية كملفات ظاهرية .tsv؛ تم تنزيل البيانات بصيغة HTSeq-FPKM. كانت العينات المستبعدة أكثر من 20٪ من بياناتها السريرية مفقودة. تم تحويل FPKM إلىlog-2 وتحويله إلى TPM (نصوص لكل مليون). تم تعيين معرفات المسبار إلى رموز جينية لمجموعات بيانات GEO، وتم حساب المجسات المكررة.
2. جينات معبرة بشكل تفاضلي في استقلاب النيكوتيناميد
بدأ البحث بتطبيق مجموعة Rsva16 لإزالة ملكيات المجموعة بعد مجموعات البيانات GSE115810 و GSE63678، مما أدى إلى مجموعة بيانات مشتركة تحتوي على 31 عينة EC (UCEC) و8 عينات طبيعية مجاورة. بعد ذلك، تم استخدام مجموعة ليما17 لإجراء فحص تباين في تعبير الجينات على مجموعة بيانات TCGA-UCEC.
تقاطع DEGs من تحليل TCGA-UCEC مع 337 NMRG لتحديد DEGs المرتبطة بعملية أيض النيكوتيناميد. وقد أنتج ذلك قائمة بالجينات المعبر عنها تفاضليا مرتبطة بعملية أيض النياسيناميد (NMRDEGs)، والتي تم تصويرها في رسم فين. تم توضيح نتائج فحص مظهر التباين من خلال حزمة ggplot2 Rرقم 18، بينما تم إنشاء خريطة حرارية لمستويات NMRDEG باستخدام مجموعة خريطة التخمير19. يتم القضاء على التباين بين مجموعات البيانات من خلال تصحيح الدفعات باستخدام ComBat (بايز التجريبي). تم استخدام إطار نموذج بايز الخطي التجريبي ليما في تحليل المعادلات المدمجة (DEG). عتبات التعبير التفاضلي المطبقة صراحة:
|log2FC| ≥ 1
روزفلت أقل من 0.05.
تقاطعت قائمة NMRG فقط مع DEGs التي استوفت كلا المتطلبين. مخططات للبراكين وخرائط حرارية مصنوعة باستخدام ggplot2 وpheatmap.
3. اختبار تحسين وظيفة NMRDEG (GO)، المسار (KEGG)
تم إكمال اختبارات تعزيز GO20 وKEGG21بواسطة مجموعة clusterProfiler 22. في كلا التحليلين، تم التعرف على عتبات الدلالة عند p. adjust< 0.05 وFDR (القيمة القرصي) < 0.25. كما دمجت الأبحاث قيم logFC في تحليل الإثراء، حيث مثلت النتائج في مخططات دائرية وخطوطية. عتبات دلالة التخصيب: القيمة p المعدلة < 0.05 FDR < 0.25 (قيمة q). تم استخدام المحلل العنقودي في دراسات GO وKEGG. يتم عرض الاتجاهية الجينية باستخدام مخططات الأوتار والدائرة التي تتضمن بيانات تغير لوغاريتميةذات طليفين.
4. تحليل إثراء مجموعات الجينات (GSEA)
يمكن تحديد نوع مجموعات العوامل الوراثية التي ساهمت بشكل أكبر في النمط الظاهري باستخدام GSEA23. لهذا التحليل، تم تصنيف مجموعة بيانات TCGA-UCEC بناء على قيم logFC، وأجري اختبار تحسين باستخدام حزمة clusterProfiler. شملت القيود الرئيسية قيمة بذرة 2022 و10,000 تبديل. تم استخدام مجموعة جينات MSigDB "c2.all.v2022.1.Hs.symbols.gmt"24. تم تصور المسارات الأكثر تطورا، بما في ذلك جينات نقص الأكسجين في مانالو، والشيخوخة الناتجة عن الإجهاد التأكسدي، وتحلل السكر، ومسارات الاستماتة المبرمجة، باستخدام مخطط جبلي. قبل GSEA، كانت الجينات مرتبة حسب اللوغاريتم. تم استخدام 10,000 تبديل في التحليل. c2.all.v2022.1.Hs.symbols.gmt هو مجموعة MSigDB التي تم استخدامها. لإعادة الإنتاج، تم استخدام بذرة عشوائية ثابتة (2022). المسارات ذات الأهمية كانت تلك التي < فيها p 0.05 وQ < 0.25.
5. بناء نموذج كوكس وفحص التوقعات ذات الصلة
لتحديد القيمة التنبؤية للجينات المعبر عنها تفاضليا المرتبطة بالأيض بالنيكوتيناميد (NMRDEGs) في سرطان بطانة الرحم (UCEC)، استخدم الباحثون تحليل الانحدار أحادي المتغير Cox لتصنيف العوامل الوراثية المتقدمة أولا؛ تم تحديد أن تلك التي لديها نسبة خطر (HR) > 1 وقيمة p < 0.1 مناسبة لإطار المخاطر النسبية متعدد المتغيرات لكوكس.
معايير اختيار كوكس أحادي المتغير: p < 0.10 ونسبة > 1. تم استخدام قيم تعبير مطبرة ب Log 2-TPM في نموذج كوكس متعدد المتغيرات. يستخدم مزيج خطي من معاملات كوكس × التعبير الجيني لتحديد درجة المخاطر. تم استخدام احتمالات OS للسنوات 1 و3 و5 سنوات في معايرة النوموغرام. تم استخدام قيم AUC للعمر 1 و3 و5 سنوات في الروابط المعتمدة على الزمن. تم استخدام نهج الإحصاء الأقصى surv_cutpoint لإيجاد قيم الحد للبقاء. استخدمت تحليلات KM وROC نفس العتبات.
تم بناء رسم نوموغراف من نموذج كوكس متعدد المتغيرات لتقييم دقته أو قدرته التنبؤية وحساب فرص الوجود الكلي لمدة سنة واحدة وثلاث وخمس سنوات. تستخدم أقواس التوحيد لتقييم الاستقرار بين التوقعات المتوقعة والعواقب الحقيقية، وتم استخدام تحليل منحنى القرار (DCA) لقياس الفعالية الطبية للهيكل25.
تم تحديد مستويات تعبير mRNA كقيم سجلات محولة لوغاريتم-�� في مليون (TPM) مطبعة بواسطة حزمة DESeq2. أخذت نماذج TPM في الاعتبار تعقيد التسلسل وقياس الجينات لتوفير تقديرات قوية وغير متحيزة لمستويات التعبير بين العينات.
باستخدام معاملات نموذج كوكس متعدد المتغيرات، تم تحديد تقييم الخطر التنبؤي لكل مريض كما يلي:
riskScore = معامل σi (الجينi) *تعبير mRNA (الجينi) (1)
تم إعداد أقواس كابلان-ماير (KM) لتقييم التحمل العام للعناقيد الطويلة والمنخفضة المخاطر التي تم إنشاؤها بناء على تصنيفات المخاطر المحددة. تم إنتاج أقواس خصائص تشغيل المستقبل المعتمدة على الزمن (ROC) في روتين الأطر عند فترات 1 و3 و5 سنوات26,27.
لتصنيف التعبير الجيني حسب مجموعات التعبير العالي والمنخفض لتقسيم البقاء، يستخدم دور النقطة surv_cut بعد حزمة R الناشئ. تحدد هذه الدالة أكبر قيمة قطع من خلال تعظيم إحصائية اللوغاريتم-رتب الموحدة، مما يعطي نقطة قطع غير متحيزة ومثالية إحصائيا.
تشير قيم القطع التي تم الحصول عليها لكل جين تنبؤي في منحنيات ال ROC كخطوط متقطعة. طبقت الأبحاث نفس العتبات لجميع تحليلات البقاء وتحليل ROC.
تم تنزيل TCGA RNA-seq بصيغة HTSeq-FPKM؛ تم استيراد البيانات السريرية كملفات نمط ظاهري TSV؛ تم تحويل FPKM إلى TPM وتحويله إلى log₂؛ تم تعيين مجموعات بيانات GEO من معرفات المسبار إلى رموز الجينات باستخدام تعليقات المنصة؛ تم حساب متوسط المجسات المكررة لقيمة جينية واحدة؛ تم استبعاد العينات التي تحتوي على أكثر من 20٪ من المعلومات السريرية المفقودة؛ تم استخدام ComBat (بايز التجريبي) لتصحيح الدفعات لمجموعات بيانات GSE؛ تم استخدام PCA وboxplots للتحقق من نجاح التصحيح الدفعي. تطبيع TPM باستخدام تقنيات تحويل التعبير القياسية؛ تصحيح دفعات باستخدام ComBat مع أصل مجموعة البيانات كمتغير دفعي؛ تم حساب التعبير التفاضلي باستخدام نمذجة ليما الخطية (مصفوفة تصميم الورم مقابل المصفوفة الطبيعية)؛ قوائم الجينات المرتبة التي تم توليدها من تغييرات log₂ للطيات لإدخال GSEA؛ وانحدارات كوكس أحادية المتغير ومتعددة المتغيرات التي أجريت باستخدام أدوات تحليل البقاء
6. تحليل تباين مجموعات الجينات (GSVA)
تم استخدام GSVA28 لقياس كيفية التحسين بين المجموعات. في مجموعة بيانات TCGA-UCEC، تم إثراء 50 مسارا مميزا، أظهرت 41 منها تغييرات مهمة بين التجميعات الثنائية. تم استخدام GSVA مع مجموعات جينات العلامة التجارية للحصول على نشاط المسار لكل عينة؛ تم استيراد بيانات تفاعل بروتينات STRING إلى Cytoscape؛ تم استخدام خوارزمية MCC لتحديد جينات المحور؛ تم حساب درجات المخاطر كمجموع قيم تعبير الجين مضروبا في معاملات كوكس الخاصة بها؛ تم توليد منحنيات ROC المعتمدة على الوقت باستخدام روتينات ROC في زمن البقاء. لكل عينة، كانت GSVA تحسب درجات الإثراء على مستوى المسار. يستخدم اختبار ويلكوكسون لمجموع الترتيب لتقييم الفروقات في نشاط مسار العلامة الهولماركية. من بين خمسين مسارا توقيعا، كان واحد وأربعون مختلفا بشكل ملحوظ (معدل p < 0.05).
7. نظام تفاعل البروتين والبروتين (PPI)
تم إنشاء نظام PPI يحتوي على الجينات المهمة (AURKA، CDKN3، FOXM1، CDKN2A، TK1، وCDK1) باستخدام ملف STRING29 وعتبة قيمة اتصال تبلغ 0.70، مما يدل على ثقة عالية. تم إنشاء هذه الشبكة باستخدام Cytoscape30، مما يبرز التفاعلات التي قد تلعب أدوارا حاسمة في تكوين أمراض UCEC. كانت طريقة المركزية القصوى للجماعة (MCC)31 مفيدة لترتيب العامل الوراثي الناتج عن درجات تفاعلهم داخل الشبكة. تم التعرف على تسلسل البروتينات العشرة العليا مع أعلى درجات الواجهة، بما في ذلك CDK2، CDK4، CCNA2، CCNB1، CCNE1، CDK1، TP53، وFOXM1. تم تحليل هذه الجينات بشكل إضافي لمشاركتها في العمليات البيولوجية الحرجة. كما استخدمت منصة GeneMANIAرقم 32 للتنبؤ بتفاعلات إضافية مع البروتينات وتوفير سياق أوسع لأدوار الجينات الرئيسية في تقدم UCEC. عتبة لدرجة الثقة في STRING: >0.70 (ثقة عالية). يعرض Cytoscape الشبكة. تستخدم تقنية المركزية الجماعية القصوى (MCC) لترتيب جينات المحور. تم استخدام تصنيف MCC لتحديد الجينات الأكثر تفاعلا (CDK2، CCNA2، TP53، إلخ). يتم إجراء توقعات إضافية للتفاعل باستخدام GeneMANIA.
8. خارطة طريق التكنولوجيا
يتم تلخيص سير العمل العام والأساليب المستخدمة في هذه الدراسة في خارطة طريق التكنولوجيا المعروضة في الشكل 1. توضح هذه الخارطة خطوات من جمع مجموعات البيانات وتحليل التعبيرات التفاضلية إلى بناء نماذج تنبؤية وتحليلات إثرائية.
9. التحليل الإحصائي
تم إجراء معالجة البيانات والتقدير الإحصائي باستخدام برنامج R (الإصدار 4.3.0). تم استخدام اختبار مان-ويتني U أو اختبار t للطالب المستقل للمقارنات بين مجموعتين؛ تم استخدام اختبار كروسكال-واليس لثلاث مجموعات أو أكثر. تم تقييم البيانات الوصفية باستخدام كاي-تربيع أو اختبار فيشر الدقيق. علاوة على ذلك، تم إجراء تحليل الارتباط بين سبيرمان وتحليل البقاء على قيد الحياة بين كابلان-ماير؛ تم اعتبار الرقم القابل للاهتزاز < 0.05.
تطبيق الاختبارات الإحصائية وفقا لتوزيع البيانات: البيانات العادية باستخدام اختبار t الخاص بالطالب. اختبار مان-ويتني U للبيانات غير الطبيعية. اختبار كروسكال-واليس لأكثر من ثلاث مجموعات. فيشر دقيق وكاي-تربيع للبيانات التصنيفية. تعرف الدلالة الإحصائية بأنها p < 0.05.
يتم الحفاظ على موثوقية البيانات بواسطة نقاط التحقق المسبقة للمعالجة، حيث يجب أن تظهر مخططات الصناديق تباين تعبير متسق عبر العينات، ويجب أن تظهر مخططات PCA غياب عناقيد خاصة بالدفعات بعد تعديل ComBat. الخرائط الحرارية التي تظهر تجميع الأورام الطبيعية ومخططات البراكين التي توضح بوضوح تنظيم الجينات للصعود والأسفل ضرورية للتحقق من صحة DEG. بالنسبة لنموذج كوكس الإسقاطي، يجب أن تتطابق مخططات المعايرة مع التوقعات والبقاء الفعلية، ويجب أن تكون قيم AUC في ROC أكبر من 0.65، ويجب أن تظهر أقواس KM فرقا كبيرا في البقاء. يجب إظهار أنشطة المسارات المختلفة بين مجموعات الخطر من خلال تحليل GSVA، بما يتماشى مع آليات معروفة مثل التوسع أو مسارات دورة الخلية. للتحقق من مرونة الشبكة، يجب أن تظهر العقد المترابطة بشكل كبير في شبكة مثبطات مضخة البروتون بشكل مركزي، ويجب أن تتطابق جينات المركز التي يحددها MCC مع منظمات فسيولوجية ذات دلالة.