جميع الإجراءات المتعلقة بالأنسجة البشرية امتثلت للإرشادات المؤسسية وإعلان هلسنكي، وتمت الموافقة عليها من قبل مجلس المراجعة المؤسسية في جامعة فوجيان الطبية (رقم الموافقة 2021KYB089). تم الحصول على موافقة مكتوبة مستنيرة من جميع المشاركين قبل الحصول على الأنسجة.
تعبير الجينات وتحليل البقاء
تم الحصول على بيانات تسلسل الحمض النووي الريبي والمعلومات السريرية المقابلة من عدة قواعد بيانات عامة. 1) مجموعة TCGA: تم تنزيل بيانات RNA-seq (FPKM) ل 175 عينة من الورم الأرومي الدبقي متعدد الأشكال (GBM) و534 عينة من أطلس جينوم السرطان (https://portal.gdc.cancer.gov/); 2) الضوابط الطبيعية: تم تحميل ملفات تعريف التعبير ل 211 نسيج دماغي طبيعي و662 نسيج ورم دبقي من قاعدة بيانات زينا في UCSC (https://xenabrowser.net/datapages/); 3) التحقق الخارجي: تم الحصول على بيانات من CGGA693 و CGGA325 من أطلس جينوم الورم الدبقي الصيني (http://www.cgga.org.cn); 4) مجموعة بيانات GEO: تم تنزيل مجموعة البيانات GSE43378، التي تحتوي على بيانات التعبير والسريرية ل 50 عينة من الورم الدبقي (50)، من مجموعة التعبير الجيني (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/). تم تحويل جميع بيانات العد الخام إلى نسخ لكل مليون (TPM) وتحويل اللوغارتم2. بالنسبة لمجموعات البيانات التي تم تطبيعها بالفعل، تم فحص مصفوفات التعبير لضمان توزيعات قابلة للمقارنة. تم استبعاد الجينات التي تحتوي على قيم TPM < 1 في أكثر من 80٪ من العينات. تمت إزالة المعلومات السريرية المفقودة (العمر، حالة IDH، ترميز 1p/19q، مثيلة MGMT) باستخدام تصفية الحالة الكاملة. تم تعديل تأثيرات الدفعات بين مجموعات البيانات باستخدام خوارزمية ComBat المطبقة في حزمة R sva. تم توحيد قيم التعبير بواسطة تحويل درجة z داخل كل مجموعة بيانات. تم إجراء تحليلات البقاء باستخدام حزم R البقاء وناقش الناجي. تم تقسيم المرضى إلى مجموعات تعبير عالي ومنخفض وفقا لمستوى التعبير الوسيط ل IRAIN. تم توليد منحنيات البقاء على قيد الحياة من Kaplan-Meier، وتم تقييم الدلالة الإحصائية من خلال اختبار التصنيف اللوغاريتمي. تم تقدير نسب المخاطر (HRs) وفترات الثقة 95٪ باستخدام نماذج Cox النسبية للانحدار للمخاطر.
تعريف مجموعات الجينات المناعية والأيضية
تم الحصول على الجينات المرتبطة بالمناعة (IRGs، n = 2,483) من قاعدة بيانات ImmPort (https://www.immport.org/shared/)، وتم الحصول على جينات مرتبطة بالاستقلاب (MRGs، n = 948) من قاعدة بيانات التواقيع الجزيئية (MSigDB, https://www.gsea-msigdb.org/). تم تعريف المجموعة المجمعة من هذه الجينات بأنها جينات مرتبطة بالاستيض المناعي (IMRGs). وقد خدمت هذه القوائم الجينية كمراجع للتعبير التفريقي والتحليلات الشبكية اللاحقة.
تحليل شبكات التعبير التفاضلي وتحليل شبكات التعبير المشترك للجينات المرجحة
تم تحديد الجينات المعبر عنها بشكل تفاضلي (DEGs) بين أنسجة الدماغ والورم الدبقي الطبيعية باستخدام حزمة R limma. تم تزويد بيانات التعبير بنموذج خطي تلاه تعديل بايز التجريبي. الجينات التي تتغير طية |log₂| تم اعتبار > 1.5 ومعدل الاكتشاف الخاطئ (FDR) < 0.05 معبرين بشكل مختلف بشكل ملحوظ. تم إجراء تحليل شبكة التعبير المشترك للجينات المرجحة (WGCNA) باستخدام حزمة R WGCNA. تم استبعاد العينات الشاذة من خلال التجميع الهرمي. تم ضبط قدرة العتبة الناعمة على β = 8 لتحقيق مؤشر ملاءمة للطوبولوجيا خالية من المقياس (R2 ≥ 0.85) مع الحفاظ على متوسط الاتصال الكافي. تم بناء مصفوفات تداخل طوبولوجي (TOM)، وتم تجميع الجينات في وحدات بحجم لا يقل عن 50 باستخدام خوارزمية قطع الشجرة الديناميكية. تم ربط جينات الوحدة الذاتية بالصفات السريرية، وتم اختيار الوحدة الأكثر ارتباطا بالورم الدبقي (r > Pearson's 0.7, P < 1×10-10) لتحديد جين المحور.
بناء نماذج تنبؤية قائم على تعلم الآلة
تم تطبيق إطار عمل شامل للتحقق المتقاطع (LOOCV) يدمج عشرة خوارزميات تعلم آلي لبناء وتقييم نماذج التنبؤ. تم تنفيذ 101 سير عمل تركيبي باستخدام مجموعة TCGA كمجموعة بيانات تدريبية. تم التعرف أولا على الجينات المرتبطة بالتمثيل المناعي (IMRGs) المرتبط بالتوقعات من خلال انحدار كوكس أحادي المتغير (P < 0.05). تم تحديد النموذج الأمثل من خلال تعظيم متوسط مؤشر توافق هاريل (C-index) عبر ثلاث مجموعات بيانات تحقق (CGGA693، CGGA325، و GSE43378). أظهر نموذج RSF-Enet الناتج (α = 0.3) أعلى أداء تنبؤي وحافظ على قابلية تعميم قوية عبر مجموعات مستقلة22.
التوتر المتوسط والتسلل المناعي
لتوصيف المشهد المناعي الوراثي بشكل شامل، استخدمنا نهجا تحليليا متعدد المستويات. أولا، تم قياس مستويات التسلل المناعي والبسكوميالي باستخدام خوارزمية ESTIMATEرقم 23. ثم تم تقييم التعبير التفاضلي لجزيئات نقاط التحقق المناعية الرئيسية، بما في ذلك PDCD1 وCTLA4 وLAG3، من خلال تحليل قائم على ليما، وتم عرض الارتباطات بين جينات نقاط التحقق باستخدام مصفوفات الارتباط. تم استخدام ملفات الطفرات الجسدية من 903 عينة من الورم الدبقي في مجموعة TCGA لحساب درجات عبء الطفرات الورمية (TMB)، وعدم استقرار الأقمار الصناعية الدقيقة (MSI)، وضعف واستبعاد المناعة الورمية (TIDE) للتنبؤ بالاستجابات المحتملة للعلاج المناعي. تم تقسيم المرضى لاحقا إلى أربع مجموعات تنبؤية بناء على حالة TMB المجمعة (عالية/منخفضة) ودرجات المخاطر (عالية/منخفضة)، وتمت مقارنة نتائج البقاء على قيد الحياة باستخدام تحليل كابلان-ماير.
تحليل الإثراء الوظيفي
تم إجراء تحليلات إثراء مسار علم الجينات (GO) وموسوعة كيوتو للجينات والجينوم (KEGG) باستخدام clusterProfiler في حزمة R. تم اعتبار نتائج الإثراء ذات القيم الثابتة المعدلة < 0.05 ذات دلالة إحصائية. تم تصور العمليات البيولوجية المبالغ فيها، والمكونات الخلوية، والوظائف الجزيئية باستخدام مخططات نقطية ومخططات شريطية. تم بناء شبكات تفاعل البروتين والبروتين (PPI) باستخدام قاعدة بيانات STRING (≥ 0.4) وتم تصورها في Cytoscape. تم تحديد الوحدات الوظيفية داخل شبكة PPI باستخدام خوارزمية MCODE. تم تحليل التفاعل بين الجين والجين وشبكات التعبير المشترك بشكل إضافي باستخدام GeneMANIA (https://string-db.org؛ درجة الثقة ≥ 0.4) وتم تصويرها في Cytoscape. تم تحديد الوحدات الوظيفية داخل شبكة PPI باستخدام خوارزمية MCODE. تم تحليل التفاعل بين الجين والجين وشبكات التعبير المشترك بشكل إضافي باستخدام GeneMANIA (https://genemania.org)، الذي يدمج معلومات عن التفاعلات الفيزيائية والجينية، والمسارات المشتركة، وأنماط التعبير المشتركة لاستنتاج ارتباطات وظيفية محتملة.
العينات السريرية
تم جمع أنسجة الورم الدبقي الطازجة (n = 6) والأنسجة الدماغية غير الورمية المجاورة (n = 6؛ تقع على بعد لا يقل عن 3 سم من هامش الورم وتم تأكيد خلوها نسيجيا) من مرضى يخضعون لاستئصال الأولي للورم الدبقي في مستشفى تشانغتشو التابع لجامعة فوجيان الطبية. لم يتلق أي من المرضى العلاج الكيميائي أو الإشعاعي قبل الجراحة. تم التحقق من جميع التشخيصات المرضية بشكل مستقل من قبل اثنين من أطباء أمراض الأعصاب وفقا لتصنيف منظمة الصحة العالمية لعام 2021 لأورام الجهاز العصبي المركزي. مباشرة بعد الاستئصال الجراحي، تم شطف عينات الأنسجة بمحلول ملحي مخزن بالفوسفات البارد (PBS) لإزالة الدم المتبقي، ثم تجمد في النيتروجين السائل (-196 درجة مئوية)، وتخزن عند -80 درجة مئوية حتى استخراج RNA.
خطوط الخلايا وزراعة الخلايا
تم الحصول على خطوط الخلايا الورم الدبقي البشري SHG44، U251، A172، وT98G، بالإضافة إلى الخلايا الدبقية البشرية الطبيعية (HEB)، من مستودعات موثقة وتأكد أنها خالية من تلوث الميكوبلازما قبل الاستخدام. تم الحفاظ على الخلايا في وسط النسر المعدل (DMEM، عالي الجلوكوز) من دولبيكو مع 10٪ مصل أبقار جنيني (FBS)، 2 ملليمول L-جلوتامين، و1٪ بنسلين-ستريبتومايسين، عند 37 درجة مئوية في حاضنة رطبة تحتوي على 5٪ CO. كانت الخلايا تمر كل 4-5 أيام عند الوصول إلى التقاء بنسبة 80-90٪. لتحديد خطوط الخلايا التي تفرط في التعبير والتحكم في IRAIN، تم تحويل الخلايا باستخدام ناقلات فيروسيات لينتيفيروس تحمل نسخة IRAIN كاملة الطول أو ناقل فارغ كضابط. تم اختيار نسخ مستقرة باستخدام بوروميسين (2 ميكروغرام/مل) لمدة 14 يوما. تم تأكيد كفاءة التعبيرات الزائدة من خلال اختبار PCR العكسي الكمي (qRT-PCR) قبل إجراء الفحوصات اللاحقة.
3- (4,5-ثنائي ميثيل ثيازول-2-إيل)-2,5-ديفينيل تيترازوليوم بروميد (MTT) لتحليل تكاثر خلايا الفيروس
تم زرع الخلايا في 96 صفيحة بئر بكثافة 1 × 10إلى 4 خلايا لكل بئر في 100 ميكرولتر من وسط الزراعة الكامل. عند 24 و48 و72 ساعة من البذر، أضيف 20 ميكرولتر من محلول MTT (5 ملغ/مل في محلول ملحي مخزن بالفوسفات) إلى كل بئر وحضنه لمدة 4 ساعات عند 37 درجة مئوية. ثم تمت إزالة المادة الفائقة، وأضيف 150 ميكرولتر من كبريتات ثنائي ميثيل (DMSO) لإذابة بلورات الفورمازان. تم تحريك الطبق بلطف لمدة 10 دقائق لضمان الذوبان الكامل. تم قياس الامتصاص عند 490 نانومتر باستخدام مطياف الميكرولوح الفوتوفوتوميتر. تم طرح قراءات الخلفية من آبار فارغة. تم حساب صلاحية الخلايا بالنسبة لمجموعة 24 ساعة أو مجموعة الضابط (تم ضبطها ك 1.0). أجريت جميع التجارب بستة نسخ تقنية وثلاثة نسخ بيولوجية مستقلة. تعبر البيانات كمتوسط ± انحراف معياري (SD)، وتم تحديد الدلالة الإحصائية باستخدام اختبار t ذو الذيلين.
قياس تدفق الخلايا لموت الخلايا المبرمج (Annexin V - تلوين FIC/PI)
تم زرع الخلايا عند التقاء 60-70٪ وعالجت لمدة 24 ساعة تحت الظروف المشار إليها. تم جمع الخلايا العائمة واللتصقة باستخدام تريبسين خال من EDTA، ودمجها وغسلها مرتين باستخدام PBS البارد جدا. تم إعادة تعليق حبيبات الخلايا في مخزن ربط Annexin V (10 ملليموتر HEPES pH 7.4، 140 ملي مولار NaCl، 2.5 ملي مولار CaCl2) عند 1 × 106 خلايا/مل. لكل عينة، تم حضن 100 ميكرولتر من التعليق مع 5 ميكرولتر من Annexin V-FITC و5 ميكرولتر من يوديد البروبيديوم (PI؛ مخزون 50 ميكروغرام/مل) في الظلام لمدة 15 دقيقة في درجة حرارة الغرفة. بعد إضافة 400 ميكرولتر من حاجز الربط، تم الاحتفاظ بالعينات على الثلج وتحليلها خلال ساعة واحدة باستخدام جهاز قياس تدفق خلوي (488 نانومتر إثارة؛ 530/30 نانومتر ل FITC و>585 نانومتر ل PI). تم تضمين ضوابط مناسبة ذات صبغة واحدة وفلورية ناقص واحدة للتعويض. تم تسجيل ما لا يقل عن 10,000 حدث لكل عينة. تم تحليل البيانات بواسطة الشبكات الرباعية: السكان الحي (Annexin V⁻/PI⁻)، الموتمي المبكر (Annexin V⁺/PI⁻)، الموتيت المتأخر (Annexin V⁺/PI⁺)، والنخر (Annexin V⁻/PI⁺). تم الإبلاغ عن نسب الخلايا الموتجة المبكرة + المتأخرة (المتوسط ± SD، n = 3).
PCR الكمي في الوقت الحقيقي (qRT-PCR)
تم عزل إجمالي الحمض النووي الريبي باستخدام كاشف حمضي من الفينول-جوانيدينيوم وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة. تم التحقق من نقاء الحمض النووي الريبي بواسطة القياس الطيفي (A₂₆₀/A₂₈₀ = 1.8-2.1)، وتم تأكيد السلامة بواسطة الرحلان الكهربائي الهلامي (رقم سلامة الحمض النووي الريبي ≥ 7). تمت معالجة ميكروغرام واحد من إجمالي الحمض النووي الريبي ب DNase I وتم نسخها عكسيا في تفاعل بسعة 20 ميكرولتر باستخدام سداسي عشوائي وأوليغو(dT) بادئية. تم تنفيذ التفاعل عند 25 درجة مئوية لمدة 10 دقائق، و50 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة، و85 درجة مئوية لمدة 5 دقائق. تم إجراء PCR الكمي في نظام بسعة 10 ميكرولتر يحتوي على 5 ميكرولتر من خليط SYBR Green Master 2×، و0.3 ميكرومولار لكل برايمر، و1 ميكرولتر من cDNA (≈ مكافئ 20 نانوغرام RNA). كانت ظروف الدورة الحرارية 95 درجة مئوية لمدة 5 دقائق، تلتها 40 دورة من 95 درجة مئوية لمدة 15 ثانية و60 درجة مئوية لمدة 30 ثانية، ثم تحليل منحنى الصهر من 65 درجة مئوية إلى 95 درجة مئوية بزيادات 0.3 درجة مئوية. تم إجراء جميع التفاعلات بثلاث نسخ، مع ضوابط بدون قالب وناقص RT. تم استبعاد قيم Ct > 35 أو نسخة تقنية من SD > 0.5. تم حساب التعبير النسبي باستخدام طريقة 2⁻ΔΔCt، مع GAPDH كعنصر تحكم داخلي. تم الإبلاغ عن قيم متوسط ± SD من ثلاث نسخ بيولوجية مستقلة، وتم تحليل الفروق الجماعية باستخدام اختبار t ذو الذليل.
تحليل البقع الغربية
تم تحلل الخلايا على الجليد في محلول RIPA (50 ملم تريس-HCl، درجة الحموضة 7.4، 150 ملم NaCl، 1٪ NP-40، 0.5٪ دي أوكسي كولات الصوديوم، 0.1٪ SDS) مع مكمل لمثبطات البروتياز والفوسفاتاز. تم حضن الليزيات لمدة 30 دقيقة على الجليد مع دوامات متقطعة وتم إزالتها بالطرد المركزي عند 12,000 × جرام لمدة 15 دقيقة عند 4 درجات مئوية. تم قياس تركيزات البروتين بواسطة اختبار BCA، وتم تعديله إلى 1-2 ميكروغرام/ميكرولتر، وخلطه بنسبة 1:3 مع 4× لعازل Laemmli (المخزن النهائي 1× يحتوي على 100 mM DTT). تم تغيير طبيعة العينات عند 95 درجة مئوية لمدة 5 دقائق. تم حل كميات متساوية من البروتين (50 ميكروغرام) بواسطة 12٪ SDS-PAGE عند 100 فولت لمدة 90 دقيقة، ثم تم نقلها كهربائيا إلى أغشية PVDF عند 250 مللي أمبير لمدة 90 دقيقة. تم حجب الأغشية بحليب خالي من الدهون بنسبة 5٪ في TBST (0.1٪ Tween-20) لمدة ساعة واحدة في درجة حرارة الغرفة (أو 5٪ BSA للفوسفوبروتينات) وحضنتها طوال الليل عند 4 درجات مئوية مع الأجسام المضادة الأولية ضد IGF1، IGF1R، JAK2، p-JAK2 (Y1007/1008)، STAT3، p-STAT3 (Y705)، BIRC5، و β-أكتين (التخفيف النموذجي 1:1000، β-أكتين 1:5000). بعد ثلاث غسلات مدة كل منها 10 دقائق في TBST، تم حضن الأغشية بأجسام مضادة ثانوية متقاربة ب HRP (1:5000) لمدة ساعة واحدة في درجة حرارة الغرفة، ثم غسلت مرة أخرى، وتطورت باستخدام ركيزة كيميائية متوهجة. تم قياس شدة النطاق باستخدام ImageJ، ثم تم تطبيعه إلى β أكتين أو بروتين كلي، وعبر عنه كمتوسط ± SD من ثلاث تجارب مستقلة.
الكيمياء المناعية الخلوية
تم شطف الخلايا المزروعة على أغطية زجاجية معقمة مرتين باستخدام PBS وتثبيتها في 4٪ بارافورمالديهيد لمدة 15 دقيقة في درجة حرارة الغرفة. بعد ثلاث غسلات PBS، تم نفاذ الخلايا بنسبة 0.2٪ من ترايتون X-100 لمدة 10 دقائق، وتم حجبها بألبومين مصل البقري (BSA) بنسبة 5٪ لمدة ساعة واحدة، وحضنتها طوال الليل عند درجة حرارة 4 درجات مئوية مع الأجسام المضادة الأولية لمادة CD31 (تخفيف بنسبة 1:200 في 1٪ BSA). بعد ثلاث غسلات PBS، تم حضن الخلايا بأجسام مضادة ثانوية متقاربة بفلور أليكسا (تخفيف 1:500) لمدة ساعة في الظلام، وصبغت بمادة DAPI (1 ميكروغرام/مل، 5 دقائق)، وتركيبها في وسط مضاد للتلاصف. تم التقاط الصور باستخدام مجهر فلوري تحت نفس إعدادات التعريض والكسب. تم قياس نسبة المساحة الإيجابية ل CD31 في خمسة حقول غير متداخلة مختارة عشوائيا لكل عينة باستخدام برنامج ImageJ. تم إجراء هذا الاختبار في نماذج الخلايا بدلا من مقاطع الأنسجة.
التحليل الإحصائي
تم إجراء تحليلات إحصائية باستخدام الإصدار 4.3.0 من R مع الحزم المرتبطة به. لمقارنة المتغيرات الفئوية، تم استخدام اختبار كاي-تربيع، بينما تم تقييم المتغيرات المستمرة باستخدام اختبار ويلكوكسون لمجموع الرتبة أو اختبار T. تم تقييم المتغيرات المستمرة من خلال معامل الارتباط لبيرسون. تم إجراء تحليلات البقاء باستخدام حزمة البقاء، والتي شملت نمذجة المخاطر النسبية لكوكس وتوليد منحنيات كابلان-ماير، مع تحديد عتبات التدرج الأمثل بواسطة حزمة الناجين وصيغة Riskscore =
. تم استخدام حزمة CompareC لتقييم مؤشرات C لمتغيرات مختلفة. تم توليد منحنى خصائص تشغيل المستقبل (ROC)، الذي يهدف إلى التنبؤ بالمتغيرات التصنيفية الثنائية، باستخدام حزمة pROC. بالإضافة إلى ذلك، تم تحليل المنطقة المعتمدة على الزمن تحت منحنى ROC (AUC) لمقاييس البقاء باستخدام حزمة timeROC. تم إجراء جميع الاختبارات الإحصائية بنهج ثنائي الاتجاه. تم اعتبار مستوى دلالة P < 0.05 ذو دلالة إحصائية.