أنماط تعبير MPO والارتباطات الاستكشافية للبقاء على قيد الحياة في سرطان الثدي
لوصف أنماط تعبير MPO عبر مجموعات بيانات السرطان، قمنا بتحليل بيانات تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA-seq) الخاصة بـ MPO من مجموعة بيانات TCGA الشاملة للسرطانات، ولاحظنا انخفاضًا في تعبير MPO في أنسجة الأورام من سرطان الظهارة البولية للحويضة (BLCA)، وسرطان الثدي الغازي (BRCA)، وورم الدبلاستوما متعدد الأشكال (GBM)، وسرطان الخلايا الحرشفية للرأس والعنق (HNSC)، وسرطان الكلى الكروموفوبي (KICH)، وسرطان الكبد الخلوي (LIHC)، وسرطان الغدد الرئوي (LUAD)، وسرطان الخلايا الحرشفية للرئة (LUSC)، وسرطان الغدة البنكرياسية الغازي (PAAD)، وسرطان الغدة البروستاتية (PRAD)، وسرطان الغدة الدرقية (THCA)، بينما لوحظ ارتفاع في تعبير MPO في سرطان القولون الغدي (COAD)، وسرطان الخلايا الحليمية الكلوية (KIRP)، وبعض الأنسجة الأخرى (الشكل 2A). ثم قمنا بتقييم الارتباطات بين تعبير MPO والنتائج السريرية لكل نوع من أنواع السرطان. في مجموعة TCGA-BRCA، أظهرت المقارنات غير المزدوجة والمقترنة معًا انخفاضًا في تعبير MPO في أنسجة الورم مقارنة بأنسجة الطبيعية/الجوار (الشكل 2B،C). وبعد تقسيم عينات أورام TCGA-BRCA باستخدام عتبة متوسطة تعبير MPO في الورم، أظهر تحليل كابلان-ماير أن المرضى ذوي التعبير الأعلى عن MPO كانوا يتمتعون بفترة حرة من التقدم أطول (نسبة الخطورة (HR) = 0.67، p = 0.028) (الشكل 2D). أما البقاء على قيد الحياة الكلي (OS) (p = 0.296؛ الشكل التكميلي 1A) والبقاء المحدد بالمرض (DSS) (p = 0.18؛ الشكل التكميلي 1B) فلم يكونا ذو دلالة إحصائية. واقترح منحنى ROC الخاص بمقارنة الورم مقابل الطبيعي وجود تمييز بين مجموعات الأنسجة في هذه المجموعة (الشكل 2E)، ولكن لا ينبغي تفسير هذا التحليل كتأكيد تشخيصي سريري. قد يتأثر هذا التمييز الاستكشافي بمصدر العينات الطبيعية، وتأثيرات الدُفعات، ونقاء الورم، والاختلافات في تكوين الأنسجة. كما ارتبط تعبير MPO بمرحلة الورم المرضية (T stage) (الشكل 2F) وتوزيع الأنواع الفرعية حسب تصنيف PAM50 (الشكل 2G). تم تضمين صور تمثيلية للكشف المناعي النسيجي (IHC) الخاص بـ MPO لأنسجة الثدي الطبيعية المجاورة وأنسجة سرطان الثدي كمراجع نوعية على مستوى البروتين (الشكل 2H). تشير المناطق المربعة إلى المناطق المعروضة بتقريب أعلى. تتضمن الصور الشاملة بتكبير 20× شرائط مقياس بطول 100 µm، في حين تتضمن الصور ذات التكبير الأعلى بتكبير 40× شرائط مقياس بطول 50 µm.
تحليل الارتباط والثراء لـ MPO في مجموعة TCGA-BRCA المساندة
حدد تحليل ارتباط بيرسون أعلى 30 جينًا مرتبطًا ارتباطًا موجبًا بـ MPO، والتي أظهرت تنظيمًا تصاعديًا منسقًا وفقًا لتدرج التعبير عن MPO (الشكل 3A)، في حين أظهرت أعلى 30 جينًا مرتبطة ارتباطًا سالبًا نمط تعبير عكسي (الشكل 3B). على مستوى المسار، كان التعبير عن MPO مرتبطًا بشكل كبير وموجب مع عدة درجات توقيع مرتبطة بالورم، بما في ذلك درجة توقيع الاستجابة الالتهابية (r = 0.41؛ الشكل 3C)، وعلامات الانتقال الظهاري-النسيج الليفي (EMT) (r = 0.264؛ الشكل 3D)، ودرجة مجموعة الجينات المرتبطة بجذور الأكسجين التفاعلية (ROS) (r = 0.415؛ الشكل 3E)، مما يشير إلى أن تعبير MPO يتبع الحالات النسخيّة الالتهابية/الأكسيدية والشبيهة بالنسيج الليفي في مجموعة TCGA-BRCA.
أدى التجميع غير الخاضع للإشراف للجينات المرتبطة بـ MPO إلى مزيد من تجزئة الأورام إلى أنماط تعبيرية تتماشى مع الترميزات السريرية، بما في ذلك المرحلة المرضية T والنماذج الفسيولوجية الداخلية PAM50 (الشكل 3F). ولاستكشاف إمكانية وجود اتصالات بين الجينات المرتبطة بـ MPO، قمنا ببناء شبكة تفاعل بروتين-بروتين (PPI) باستخدام أداة STRING، والتي كشفت عن وحدة متصلة تضم عدة جينات مرتبطة بـ MPO (الشكل 3G). وفي شبكة التفاعل هذه، أظهرت الجينات ESR1 وFOXA1 وXBP1 وGATA3 وKRT18 درجة عالية من الاتصال داخل هذه الوحدة المستمدة من الارتباط. تُحدد هذه النتائج الجينات التي تتغير بالتزامن مع التعبير عن MPO، لكنها لا تثبت حدوث تسبب مرضي مرتبط بـ MPO ولا الاتجاه السببي. كشف تحليل التعبير التفاضلي بين المجموعتين عالية وقليلة التعبير عن MPO عن اختلافات نسيجية تم تلخيصها في رسم الفولكانو (الشكل 3H). تم تحديد ما مجموعه 1,159 جينًا مُفعّلًا و854 جينًا مثبطًا، مما وفر بيانات مدخلة للتحليلات التكميلية اللاحقة.
بعد ذلك، قمنا بدراسة الأهمية الوظيفية للجينات المُعبّر عنها بشكل تفاضلي (DEGs) بين المجموعتين عالية وقليلة التعبير عن MPO باستخدام حزمة clusterProfiler في برنامج R. أشار تحليل إثراء أونتولوجيا الجينات (GO) إلى أن هذه الجينات المُعبّر عنها بشكل تفاضلي تشارك بشكل رئيسي في العمليات البيولوجية المرتبطة بالمناعة، بما في ذلك تنظيم إشارات مستقبلات سطح الخلية المرتبطة بالاستجابة المناعية والمناعة المتوسطة بواسطة الخلايا الليمفاوية، مع ملاحظة إثراء أيضًا في المكونات الخلوية مثل معقد مستقبل الخلايا التائية والوظائف الجزيئية المرتبطة بنشاط منشط المستقبل (الشكل 4A). وبشكل متسق، أبرز تحليل مسار KEGG مسارات مرتبطة بالمناعة والالتهاب، تشمل تفاعل السيتوكينات مع مستقبلاتها، وإشارات الكيموكينات، وإشارات مستقبل الخلايا التائية، والسمية الخلوية المتوسطة بواسطة الخلايا القاتلة الطبيعية، والتمايز Th1/Th2 وTh17، وإشارات NF-κB، والمناعة الأولية الناقصة، وشبكة المناعة المعوية لإنتاج IgA (الشكل 4B).
لدمج اتجاهية التعبير بشكل أكبر مع المصطلحات الوظيفية، تم استخدام مخطط GO لحساب درجات Z على مستوى المصطلحات استنادًا إلى قيم |log2FC| للجينات المُعبّر عنها بشكل تفاضلي (DEG)، والتي سلطت الضوء مرة أخرى على البرامج النسخية الغنية بالمناعة مثل الاستجابة المناعية الخلطية، والمناعة المتوسطة بواسطة الكريات البيض/اللمفاويات، وتفعيل الاستجابة المناعية، وانتقال الإشارات (الشكل 4C). كما أظهر تحليل إثراء مجموعات الجينات (GSEA) استنادًا إلى قائمة الجينات المرتبة إثراءً في مسارات الجهاز المناعي، بما في ذلك الجهاز المناعي التكيفي، والتفاعل بين السيتوكينات ومستقبلاتها، وتفتت الحبيبات العدلية (الشكل 4D–G). وبما أن MPO هو جين مرتبط بالخلايا النخاعية/العدلات، فإن هذه الإثراءات تُفسر على أنها دليل على أن العينات الغنية بـ MPO تُظهر إشارات نسخية مناعية/نخاعية أقوى، وليس كدليل على أن MPO نفسه يعيد تشكيل البيئة الدقيقة المناعية.
الارتباط بين التعبير عن MPO واندماج الخلايا المناعية في سرطان الثدي
قمنا بتقييم العلاقة بين التعبير عن MPO وخصائص البيئة الدقيقة للورم في مجموعة TCGA-BRCA. وأظهر تطبيق خوارزمية ESTIMATE وجود ارتباطات إيجابية كبيرة بين التعبير عن MPO ودرجة ESTIMATE (R = 0.347، p < 0.001)، ودرجة المناعة (R = 0.361، p < 0.001)، ودرجة النسيج الخلوي (R = 0.232، p < 0.001) (الشكل 5A). ويُظهر التوزيع هذه الدرجات عبر العينات في الشكل 5B. وأشار التحليل باستخدام مورد TIMER/TIMER2.0 إلى أن التعبير عن MPO يرتبط بمستويات الانتشار المقدرة للسكان الرئيسيين للخلايا المناعية، بما في ذلك الخلايا البائية، والخلايا التائية CD8+، والعدلات، والخلايا التائية CD4+، والبلاعم، والخلايا التغصنية في مجموعة TCGA-BRCA (الشكل 5C). تم تقييم نمط الارتباط هذا بشكل إضافي باستخدام درجات التخصيب للخلايا المناعية المعتمدة على ssGSEA لنوع 24 من أنواع الخلايا المناعية. وبعد تصحيح معدل اكتشاف الخلل الكاذب بنجاميني-هوشبرغ، أظهر التعبير عن MPO ارتباطات إيجابية مع درجات تخصيب متعددة لأنواع الخلايا المناعية، بما في ذلك الخلايا التائية، والخلايا البائية، والخلايا السامة، وفئات فرعية من الخلايا التغصنية، والبلاعم، وفئات فرعية من الخلايا التائية المساعدة، والخلايا التائية التنظيمية، والخلايا التائية CD8+، والخلايا القاتلة الطبيعية (NK)، والخلايا البدينة، والعدلات (الشكل 5D). تُفسر هذه النتائج على أنها ارتباطات في تكوين المناعة، وليس دليلاً على أن MPO يتحكم مباشرة في انتشار الخلايا المناعية. تم إنشاء مخطط حراري لتصور أنماط تخصيب الخلايا المناعية على مستوى العينة عبر مجموعة TCGA-BRCA (الشكل 5E). ثم قمنا بمقارنة درجات تخصيب الخلايا المناعية المقدرة باستخدام ssGSEA بين مجموعتي الأورام المعرفة بحسب الوسيط: مجموعة التعبير العالي عن MPO ومجموعة التعبير المنخفض عن MPO. وكانت هناك اختلافات في درجات تخصيب عدة أنواع من الخلايا المناعية بين المجموعتين، بما في ذلك الخلايا التغصنية المنشطة (aDC)، والخلايا البائية، والخلايا التائية CD8+، والخلايا السامة، والعدلات، والخلايا التائية، والخلايا التائية التنظيمية (Tregs)، وخلايا Th1، وخلايا Th2، وخلايا Th17، وخلايا γδ التائية، وخلايا T المساعدة الجريبية (TFH)، وخلايا الجينات شديدة التباين (HVG)، وخلايا الذاكرة الفعالة، وخلايا الذاكرة المركزية، والخلايا التائية المساعدة (الشكل 5F،G). وبالإضافة إلى ذلك، تم إجراء تحليل تفكيك يعتمد على CIBERSORT باستخدام مصفوفة البصمة الجينية LM22 لتقدير الكسور النسبية لأنواع 22 من الخلايا المناعية، ويُظهر الشكل الناتج لأنماط تكوين الخلايا المناعية في الشكل 5H.
تحليل الميثيلية DNA لـ MPO في مجموعة TCGA-BRCA السائدة
باستخدام نفس حد التعبير الوسيط للورم عن بروتين MPO، تم تجميع عينات TCGA-BRCA إلى مجموعتين: مجموعة عالية التعبير عن MPO ومجموعة منخفضة التعبير عن MPO، وتم تصور أنماط الميثيلية للحمض النووي لكل مجموعة (الشكل 6A). أظهرت مواقع CpG المختارة ضمن موقع الجين MPO ارتباطات بالبقاء على قيد الحياة في تحليل MethSurv، بما في ذلك cg22331200 وcg14619064 وcg11151395 (الشكل 6B–G). تم تفسير هذه النتائج المرتبطة بالميثيلية على أنها تفسيرات استكشافية للإشارات الإبيجينية، وتحتاج إلى التحقق منها بشكل مستقل قبل استخلاص أي استنتاجات تنبؤية أو آلية.
الارتباط بين تعبير MPO وشبكات الجينات المرتبطة بالعدلات في سرطان الثدي
تم استخدام مجموعة بيانات TCGA-BRCA لدراسة الارتباط بين التعبير عن الجين MPO والجينات المرتبطة بالعدلات. تم إنشاء شبكة تفاعل بروتين-بروتين (PPI) استنادًا إلى قاعدة بيانات STRING للجينات المرتبطة بالعدلات، وتم تحديد الجينات الأساسية وفقًا لطوبولوجيا الشبكة (الشكل 7A). ثم تم تقييم الارتباط بين التعبير عن الجين MPO وأهم 20 جينًا أساسيًا. وكما هو موضح في رسم العصا والكرة (lollipop plot)، أظهر الجين MPO ارتباطات إيجابية في الغالب مع العديد من الوسائط المرتبطة بالعدلات، مع ارتباطات أقوى لوحظت مع مكونات إشارات الكيموكينات والمناعة الفطرية مثل CCL5 وCCL2 وTLR2، إضافةً إلى TLR4 وCXCR4 وTNF وMMP9 (الشكل 7B).
لمزيد من توصيف نمط التنظيم المشترك بين هذه الجينات المحورية، قمنا بتخيل علاقاتها الزوجية باستخدام مخطط وتر ومخطط حراري للارتباط، وكشف ذلك عن ارتباطات جينية موجبة واسعة الانتشار عبر الوحدة الجينية المحورية، بما يتماشى مع برنامج نسخي منسق مرتبط بالالتهاب/العدلات (الشكل 7C،D). بشكل جماعي، تشير هذه النتائج إلى أن التعبير الأعلى لـ MPO يصاحبه تعبير منسق لشبكة جينية مرتبطة بالعدلات في سرطان الثدي.
التعليق التوضيحي للعوامل المرشحة للنسخ الجيني بالنسبة لـ MPO
لدراسة عوامل النسخ المرشحة التي قد تكون مرتبطة بـ MPO، تم استقصاء واستيفاء موارد عامة متعلقة بعوامل النسخ، تشمل KnockTF وChIP-Atlas وGTRD. ثم تم تلخيص عوامل النسخ المرشحة إضافيًا باستخدام التصنيف القائم على الشبكات وتحليل الارتباط. ويُعرض ملخص بصري في الشكل التكميلي 2، كما تُقدَّم النتائج الجدولية الكاملة في الملف التكميلي 2. وبما أن هذه القواعد البيانات تدمج أدلة من سياقات تجريبية متنوعة، فقد استُخدم التداخل بين القواعد البيانات ودرجة الشبكة فقط لأغراض الترميز التوضيحي وتحديد أولويات المرشحات. ولم يُؤخذ بهذه النتائج بوصفها دليلاً وظيفيًا على تنظيم نسخي مباشر لـ MPO في سرطان الثدي. وبالتالي، تُقدَّم عوامل النسخ المرشحة، ومنها MYC، بوصفها ترميزات استكشافية تكميلية وليست بوصفها منظمات عليا تم التحقق من صحتها.
التجميع على مستوى الخلية المفردة وتحليل وصفي للاتصال بين الخلايا مصنف حسب إشارة MPO
لإضافة التسميات لأنواع الخلايا، قمنا أولاً بإجراء تحليل للتعبير الخاص بكل مجموعة بناءً على العلامات النموذجية لكل سلالة. ويُعرض متوسط مستويات التعبير والنسبة المئوية للخلايا التي تعبر عن هذه الجينات الأساسية عبر المجموعات، مما يدعم عملية التسمية اللاحقة (الشكل 8A). ووفقاً لذلك، تُعرض المجموعات الخلوية المُسمَّاة في رسم بياني لتقارب التعددية المنتظم والتحليل الإسقاطي (UMAP)، حيث تُلوَّن كل مجموعة حسب نوعها المحدد، بما في ذلك الخلايا التغصنية البلازمية، والخلايا البطانية، والخلايا الظهارية العضلية، والخلايا الظهارية المتكاثرة، والخلايا البلازمية، والخلايا التائية السامة، والخلايا الورمية الظهارية، والخلايا البائية، والخلايا التائية CD4 النشطة، والخلايا الوحيدة–الضامة، والخلايا الليفية، والخلايا التائية التقليدية (الشكل 8B). ويعرض المخطط الحراري مستويات التعبير للجينات المختارة عبر مجموعات الخلايا (C1-C8). حيث يمثل كل صف جيناً، ويمثل كل عمود مجموعة خلوية. وتشير درجات الألوان إلى مستويات التعبير، بحيث يدل اللون الأحمر على تعبير عالٍ ويُدلّل اللون الأزرق على تعبير منخفض. ويُجمّع الشجرة الجانبية اليسرى الجينات ذات أنماط التعبير المتشابهة (الشكل 8C). وتم حساب الدرجة المرتبطة بـ MPO لكل خلية باستخدام مجموعة الجينات المرتبطة بـ MPO المقدمة في الملف التكميلي 1. واستُخدمت طرق AUCell وSeurat AddModuleScore وتحليل إثراء مجموعة الجينات لعينة واحدة (ssGSEA) لحساب الدرجات لكل خلية. ثم تم تسوية الدرجات الناتجة من الطرق الثلاث باستخدام Z-score، وتم تحجيمها إلى مدى قابل للمقارنة، ودمجها لإنتاج درجة مركبة مرتبطة بـ MPO تُستخدم في التحليل الوصفي اللاحق (الشكل 8D).
قارنت تحليلات تفاعل الخلية بالخلية أنماط الاتصال الاستدلالية بين مجموعات الخلايا المصنفة حسب إشارة MPO المرتبطة، بما في ذلك شبكة التفاعل، خرائط الحرارة لأنماط الإشارات، مخطط فقاعات الإشارات الصادرة، ومخطط فقاعات الإشارات الواردة (الشكل 8E–H). نظرًا لكون إشارة MPO نادرة على مستوى الخلية المفردة، فقد تتأثر التوزيعات الظاهرية عبر أنواع الخلايا المحددة بظاهرة الانقطاع (dropout)، الحمض النووي الريبي المحيط، الخلايا المزدوجة، وعدم اليقين في التحديد، وبالتالي ينبغي تفسير مخططات الاتصال هذه باعتبارها مخرجات وصفية للتدفق العملي. ولا تُظهر هذه المخططات أن الخلايا المُعبرة عن MPO تتوسط أو تتحكم في الاتصال بين الخلايا. وقد لوحظت إشارة MPO القابلة للكشف في عدد محدود من الخلايا، تشمل خلايا الورم الظهارية المحددة وخلايا الوحيدات–البلاعم (الشكل 8I). وبالنظر إلى أن MPO يرتبط تقليديًا بسلالات العدلات/النخاعية، فإن هذا النمط يتطلب التحقق منه في مجموعات بيانات خلوية مفردة مستقلة أو باستخدام طرق تجريبية متقاطعة.
تحليل حساسية استكشافي باستخدام scTenifoldKnk استنادًا إلى الخلايا النادرة الموجبة لـ MPO
تم دمج عينات متعددة من 10x Genomics، تلا ذلك التطبيع واختيار الجينات عالية التباين (HVG)، ثم تقليل الأبعاد باستخدام تحليل المكونات الرئيسية (PCA)، وبناء رسم بياني للجيران الأقرب k، وتقنيع لويفان. تم تلخيص أنماط التعبير الجينية المميزة القياسية عبر المجموعات باستخدام مخطط النقط (DotPlot)، مما يدعم الترميز اللاحق لأنواع الخلايا (الشكل 9A). أظهر التصوير باستخدام UMAP التجمعات الخلوية المفردة المُرمَّزة في مجموعة البيانات المُدمجة (الشكل 9B). أظهرت علامات الخطوط المميزة القياسية (مثل EPCAM و KRT8/KRT18 للخلايا الظهارية؛ PTPRC للخلايا المناعية؛ MS4A1 للخلايا البائية؛ LST1/S100A8/S100A9 للخلايا النقيّة؛ PECAM1 للخلايا البطانية؛ وCOL1A1 لخطوط اللييفات/العضلات الملساء) أنماط تعبير محددة لكل مجموعة، مما يدعم ترميز نوع الخلية (الشكل 9C). أشارت مخططات الأعمدة المتراكبة المصنفة حسب العينة إلى أن كل عينة تحتوي على مجموعات متعددة مع تباين محدود بين الدُفعات بشكل عام (الشكل 9D).
كان التعبير عن MPO محدودًا نسبيًا في مجموعة البيانات المفردة للخلية، حيث تم اكتشاف 85 خلية فقط تعبر عن MPO في البداية (الشكل 9E). نظرًا لهذا العدد المحدود، تم استخدام توسيع الجوار القائم على KNN فقط لتحديد مجموعة فرعية محلية من خلايا الجوار المرتبطة بـ MPO تُستخدم في تحليل حساسية استكشافي. لا ينبغي تفسير هذه المجموعة الفرعية الموسعة على أنها مجموعة نقية من الخلايا الموجبة لـ MPO، لأنها قد تشمل خلايا مجاورة تعبر عن MPO بمستويات منخفضة أو غير قابلة للكشف. ضمن هذه المجموعة الفرعية لجوار MPO، تم إجراء إسكات افتراضي لـ MPO باستخدام scTenifoldKnk كتحليل حساسية حسابي. سلط تحليل الرسم البركاني الناتج، وتحليل إزاحة المتعدد، وتصور محاذاة المتعدد، ونتائج إثراء GO/KEGG، والجينات ذات الإزاحة العليا (الشكل 9F-N)، الضوء على البرامج النسخيّة المرشحة المتعلقة بعرض المستضدات، وتنشيط الخلايا النقوية/اللمفاوية، وإنتاج السيتوكينات، ومسارات مرتبطة بالبلعمة. ينبغي تفسير هذه النتائج على أنها مخرجات حساسية نسخية استكشافية، وليس كدليل مباشر على أن MPO ينظم آليًا هذه المسارات في سرطان الثدي. ستكون هناك حاجة إلى مجموعات بيانات مستقلة على مستوى الخلية المفردة، وإلى التحقق التجريبي المتعامد، مثل التلوين المناعي النسيجي، أو قياس التدفق الخلوي، أو تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي، أو الفحوصات الوظيفية، لإثبات هذه الملاحظات.
استرجاع التفاعلات الاستكشافية بين الأدوية والجينات وتوثيق الخواص الدوائية والسمية
كتمديد استكشافي للتحليل المتمحور حول MPO، تم استرجاع معلومات التفاعل بين الأدوية والجينات من قاعدة بيانات DGIdb. ويُظهر الشكل التكميلي 3 ملخصًا بصريًا، وتُقدَّم النتائج على مستوى المركب في الجدول التكميلي 3. وقد أعاد استعلام DGIdb مجموعة غير متجانسة من المدخلات الكيميائية المرتبطة بـ MPO، تضم مركبات ذات إمكانات سريرية محدودة أو بروفايلات سمية غير مواتية. ولذلك، لم تُعتبر هذه المركبات المستمدة من قواعد البيانات مرشحات علاجية لسرطان الثدي بناءً على التحليل الحالي. وتم تلخيص المعلومات المتعلقة بـ ADMET لتوفير ترميز أولي للخصائص الفيزيوكيميائية والدوائية الحركية والسمية المتوقعة. ولا يعادل استرجاع المركبات القائم على قواعد البيانات والترميز المرتبط بـ ADMET عملية تحديد أولويات الأدوية التي تتم بمراجعة سريرية دقيقة. وبالتالي، تُعد هذه النتائج مجرد ترميزات كيميائية على مستوى الفحص، وتشير إلى الحاجة إلى تصفية دقيقة من الناحية الدوائية والسمية والسريرية قبل النظر في أي مركب لأغراض التحقيق العلاجي. وتركز النتائج الرئيسية لهذه الدراسة على الارتباط بين التعبير عن MPO والميزات النسخيّة المرتبطة بالمناعة/النقيّ.
توفر البيانات:
تم الحصول على بيانات النسخ الجيني والبيانات السريرية من مشروع تكوين جينوم الورم (TCGA-BRCA) من خلال بوابة البيانات الجينومية المشتركة (Genomic Data Commons) (https://portal.gdc.cancer.gov؛ تم التنزيل في 26 أغسطس 2025؛ إصدار/نسخة البيانات 202208). تم الحصول على مجموعة البيانات على مستوى الخلية المفردة GSE161529 من مستودع التعبير الجيني (Gene Expression Omnibus) (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE161529). لم يتم إنشاء أي بيانات تسلسل جديدة في هذه الدراسة. تتوفر نصوص التحليل للعامة على الرابط التالي: https://github.com/tengfeitcm/MPO.

الشكل 1: مخطط انسيابي لعملية جمع البيانات وتحليلها. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 2أنماط التعبير عن MPO والارتباطات الاستكشافية بالبقاء على قيد الحياة في سرطان الثدي. (Aتم تحليل مستويات التعبير عن MPO في 33 نوعًا سرطانيًا مختلفًا ونسائجها الطبيعية المحيطة باستخدام قاعدة بيانات TCGA.Bتم اختيار عينات غير مزدوجة من مجموعة بيانات TCGA-BRCA لتحليل التعبير عن mRNA للبروتين أحادي بيروكسيديز (MPO) في أنسجة سرطان الثدي والأنسجة الطبيعية.جتم اختيار عينات مزدوجة من مجموعة بيانات TCGA-BRCA لتحليل التعبير عن mRNA للإنزيم MPO في أنسجة سرطان الثدي والأنسجة الطبيعية.دتحليل كابلان-ماير لفترة الاستقرار التام (PFI) لدى المرضى المصنفين وفقًا لقيمة متوسط تعبير MPO في الورم باستخدام عتبة الانقسام في مجموعة TCGA-BRCA.هـمنحنى ROC الاستكشافي لتقييم التمييز بين الورم والأنسجة الطبيعية بناءً على التعبير عن MPO في مجموعة البيانات الترانسكريبتومية العامة المُحلَّلة.فالتعبير عن MPO عبر مراحل T المرضية المختلفة. (جالتعبير عن MPO عبر الأنواع الجزيئية حسب تصنيف PAM50، مع إظهار تسميات الأنواع الفرعية.هـ) صور تمثيلية للمناعة النسيجية لإنزيم البيروكسيديز المتعادل (MPO) في نسيج الثدي الطبيعي المجاور ونسيج سرطان الثدي. تشير المناطق المحددة بأطراف إلى مناطق مُصوّرة بتقنيّة تكبير أعلى. تشمل الصور الشاملة عند تكبير 20× 100 µm شريط المقاييس، في حين أن الصور ذات التكبير الأعلى 40× تتضمن 50 µm شريطات المقياس. تُعرض هذه الصور كمراجع نوعية على مستوى البروتين، ولم تُستخدم في التحليل الكمي المورفومتري أو التحليلي الإحصائي. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 3: تحليل الارتباط والتعبير التفاضلي المرتبط بـ MPO في سرطان الثدي. (أ) أفضل 30 جيناً مشفرًا مرتبطًا ارتباطًا موجبًا مع تعبير MPO على مستوى mRNA استنادًا إلى معاملات ارتباط بيرسون من قاعدة بيانات TCGA. (ب) أفضل 30 جيناً مشفرًا مرتبطًا ارتباطًا سالبًا مع تعبير MPO على مستوى mRNA استنادًا إلى معاملات ارتباط بيرسون. (ج) رسومات تشتت توضح الارتباطات السبيمانية بين MPO والجينات التي زاد تعبيرها استجابة للالتهاب. (د) رسومات تشتت توضح الارتباطات السبيمانية بين MPO والجينات التي زاد تعبيرها بفعل علامات الانتقال الظهاري-الميسنكيمي (EMT). (هـ) رسومات تشتت توضح الارتباطات السبيمانية بين MPO والجينات التي زاد تعبيرها بفعل الجذور الحرة للأكسجين (ROS). (و) خريطة حرارية للتجمعات الجينية المرتبطة بـ MPO استنادًا إلى الأهمية السريرية (المرحلة T وPAM50). (ز) شبكة تفاعل البروتين-بروتين (PPI) التنبؤية باستخدام قاعدة بيانات STRING للبروتينات المرتبطة بـ MPO. (ح) رسم بياني بركاني للجينات ذات التعبير التفاضلي بين مجموعتي الأورام عالية وقليلة التعبير لـ MPO المُعرّفتين حسب الوسيط في مجموعة TCGA-BRCA. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 4: تحليل الإثراء لـ MPO في سرطان الثدي. (أ) تحليل إثراء أونتولوجيا الجينات للـ 2,013 جينًا المُعبّر عنها بشكل تفاضلي بين مجموعتي MPO مرتفع وMPO منخفض. (ب) تحليل إثراء مسار موسوعة كيوتو للجينات والجينوم (KEGG) للـ 2,013 جينًا المُعبّر عنها بشكل تفاضلي. (ج) تصور متكامل لتحليل إثراء أونتولوجيا الجينات يجمع بين المصطلحات المستثرَثة واتجاه التعبير التفاضلي وقيم |log2FC|. (د) مخطط إثراء نموذجي لتحليل GSEA لمجموعة جينات مرتبطة بـ MPO وذات صلة بالمناعة؛ ويُعرض في اللوحة اسم مجموعة الجينات ودرجة الإثراء المعيارية وقيمة FDR q. (هـ) مخطط إثراء نموذجي لتحليل GSEA لمجموعة جينات مناعية إضافية مرتبطة بـ MPO؛ ويُعرض في اللوحة اسم مجموعة الجينات ودرجة الإثراء المعيارية وقيمة FDR q. (و) مخطط إثراء نموذجي لتحليل GSEA لمجموعة جينات مناعية إضافية مرتبطة بـ MPO؛ ويُعرض في اللوحة اسم مجموعة الجينات ودرجة الإثراء المعيارية وقيمة FDR q. (ز) مخطط إثراء نموذجي لتحليل GSEA لمجموعة جينات مناعية إضافية مرتبطة بـ MPO؛ ويُعرض في اللوحة اسم مجموعة الجينات ودرجة الإثراء المعيارية وقيمة FDR q. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 5: الارتباط بين تضخّم الخلايا المناعية وتعبير MPO في سرطان الثدي. (أ) مخططات التبعثر التي تُظهر الارتباطات بين تعبير MPO ودرجة ESTIMATE، ودرجة المناعة، ودرجة النسيج الخلوي. (ب) مخططات الصندوق التي تُظهر الفروق في درجة ESTIMATE، ودرجة المناعة، ودرجة النسيج الخلوي بين مجموعتي الأورام عالية وقليلة التعبير عن MPO المُعرّفتين بالوسيط. (ج) تحليل مبني على TIMER/TIMER2.0 يُظهر الارتباطات بين تعبير MPO والاندماج المُقدّر لسكان الخلايا المناعية الرئيسية. (د) مخطط الرؤوس العصوية (لوليبوب) الذي يُظهر ارتباطات سبيرمان بين تعبير MPO ودرجات التضخّم المُقدّرة بواسطة ssGSEA لأنواع الخلايا المناعية الـ24. تم تعديل القيم الاحتمالية (P-values) الناتجة عن الارتباطات المتعددة للخلايا المناعية باستخدام طريقة معدلة للكشف عن معدل الخطأ لاكتشاف بنجاميني-هوكبيرغ. (هـ) خريطة حرارية توضح أنماط تضخّم الخلايا المناعية على مستوى العينة في مجموعة TCGA-BRCA. (و) مخططات الصندوق التي تُظهر المجموعة الأولى من الفروق في درجات تضخّم الخلايا المناعية المُقدّرة بواسطة ssGSEA بين مجموعتي الأورام عالية وقليلة التعبير عن MPO المُعرّفتين بالوسيط؛ أُجريت المقارنات بين المجموعات باستخدام اختبار مجموع الرتبة ويلكوكسون مع التصحيح حسب بنجاميني-هوكبيرغ. (ز) مخططات الصندوق التي تُظهر المجموعة الثانية من الفروق في درجات تضخّم الخلايا المناعية المُقدّرة بواسطة ssGSEA بين مجموعتي الأورام عالية وقليلة التعبير عن MPO المُعرّفتين بالوسيط؛ أُجريت المقارنات بين المجموعات باستخدام اختبار مجموع الرتبة ويلكوكسون مع التصحيح حسب بنجاميني-هوكبيرغ. (ح) مخطط الأعمدة المتراصة الذي يُظهر الكسور المُقدّرة للخلايا المناعية باستخدام CIBERSORT استنادًا إلى مصفوفة البصمة الجينية LM22 للأنواع الـ22 للخلايا المناعية في مجموعتي الأورام قليلة وعالية التعبير عن MPO المُعرّفتين بالوسيط. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 6: تحليل ميثيلة الحمض النووي للجين MPO في سرطان الثدي. (أ) مخطط حراري يوضح أنماط ميثيلة الجين MPO في مجموعتي MPO مرتفع وMPO منخفض المُعرّفتين حسب الوسيط. (ب) منحنى بقاء كابلان-مير يوضح الأهمية النبوئية لموقع الميثيلة cg27456487. (ج) منحن游戏副本لان-مير يوضح الأهمية النبوئية لموقع الميثيلة cg02668773. (د) منحنو بقاء كابلان-مير يوضح الأهمية النبوئية لموقع الميثيلة cg07110356. (هـ) منحنى بقاء كابلان-مير يوضح الأهمية النبوئية لموقع الميثيلة cg11151395. (و) منحنى بقاء كابلان-مير يوضح الأهمية النبوئية لموقع الميثيلة cg14619064. (ز) منحنى بقاء كابلان-مير يوضح الأهمية النبوئية لموقع الميثيلة cg22331200. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 7: تحليل ارتباطات الجينات المرتبطة بالبيروكسي داز المتعادلة على مستوى mRNA باستخدام قاعدة بيانات TCGA. (أ) تصور شبكة تفاعل البروتينات، يوضح التفاعلات بين البروتين الأساسي وبروتينات أخرى. (ب) تحليل ارتباط الجينات العشرين الأولى المرتبطة بالخلايا المتعادلة مع البيروكسي داز، ويعرض معاملات الارتباط وتوزيعات القيمة الاحتمالية (P-value) للجينات المختلفة. (ج) مخطط أوتار يوضح الارتباطات بين الجينات العشرين الأولى المرتبطة بالخلايا المتعادلة، يمثل بصرياً قوة واتجاه الارتباطات الجينية. (د) خريطة حرارية للارتباطات للجينات العشرين الأولى المرتبطة بالخلايا المتعادلة، تعرض معاملات الارتباط ومستويات الدلالة من خلال تدرجات الألوان والعلامات الإحصائية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 8: تجميع الخلايا المنفردة وتحليل اتصالات الخلايا المرتبطة بـ MPO في مجموعة بيانات الخلايا المنفردة لسرطان الثدي. (أ) رسم نقطي للجينات العلامة التقليدية عبر التجمعات لتحديد نوع الخلية. (ب) تصور UMAP للتجمعات الخلوية المحددة. (ج) خريطة حرارية للجينات العلامة المختارة عبر التجمعات الخلوية. (د) رسم نقطي يلخّص درجات الارتباط بـ MPO عبر أنواع الخلايا المحددة، المحسوبة باستخدام AUCell وssGSEA وSeurat AddModuleScore استنادًا إلى مجموعة الجينات المقدمة في الملف التكميلي 1. (هـ) شبكة تفاعل بين الخلايا تُظهر الاتصالات بين خلايا الورم الظهارية المصنفة حسب إشارة MPO وأنواع الخلايا الأخرى؛ حيث يمثل عرض الحافة قوة التفاعل وحجم العقدة يعكس نشاط التفاعل الكلي. (و) خرائط حرارية تُظهر أنماط الإشارات الصادرة والواردة عبر أنواع الخلايا. (ز) رسم فقاعي للمسارات الإشارية الصادرة من خلايا الورم الظهارية المصنفة حسب إشارة MPO إلى أنواع الخلايا الأخرى. (ح) رسم فقاعي للمسارات الإشارية الواردة من أنواع خلايا أخرى نحو خلايا الورم الظهارية المصنفة حسب إشارة MPO. (ط) توزيع تعبير MPO عبر أنواع الخلايا المحددة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 9: تحليل أطلس الخلايا المفردة والتجربة الافتراضية لاستهداف حساسية MPO. (أ) مخطط النقطة الذي يوضح تعبير الجينات المميزة عبر تجمعات الخلايا المفردة؛ حيث يمثل حجم النقطة النسبة المئوية للخلايا التي تعبر عن كل علامة جينية، ويمثل شدة اللون مستوى التعبير المتوسط. (ب) تمثيل UMAP للتجمعات الخلوية المفردة المصنفة، حيث تمثل كل لون نوع خلية أو تجمعًا مختلفًا. (ج) تمثيل UMAP لتعبير الجينات المميزة الرئيسية، ويوضح توزيع التعبير للجينات المميزة لأنواع الخلايا، بما في ذلك الخلايا النقيعية. (د) مخطط شريطي مكدس لنسب تجمعات الخلايا عبر العينات. (هـ) تمثيل UMAP لتعبير الجين MPO. (و) مخطط كثافة شكله يشبه الكمان (Violin plot) يوضح مقاييس الجودة في تسلسل الخلايا المفردة. (ز) مخطط تجميع الجينات المميزة الرئيسية. (ح) مخطط النقطة للجينات المميزة القياسية على مستوى التجمع. (ط) مخطط فقاعة (Volcano plot) للجينات التي تغيرت في تحليل الحساسية الناتج عن الاستهداف الافتراضي. (ي) مخطط التبعثر (Scatter plot) للإزاحة مقابل الدلالة الإحصائية. (ك) مخطط السهم لمحاذاة الفضاءات (Manifold alignment arrow plot). (ل) تحليل إثراء GO BP للجينات المستمدة من ناتج الاستهداف الافتراضي. (م) تحليل إثراء مسار KEGG للجينات المستمدة من ناتج الاستهداف الافتراضي. (ن) أعلى 20 جينًا ذات أعلى إزاحة في الفضاء بعد استبعاد MPO. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل التكميلي 1: تحليلات بقاء إضافية لـ MPO في مجموعة TCGA-BRCA. (أ، ب) يحتوي هذا الملف على تحليلات بقاء كابلان-ماير التكميلية لكل من (أ) البقاء الكلي و(ب) البقاء المحدد بالمرض، مصنفة حسب حد التعبير الوسيط لـ MPO في الورم. تُقدَّم هذه التحليلات كتحليلات نتائج تكميلية للشكل 2D، ولم تكن ذات دلالة إحصائية في المجموعة الحالية.يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
الشكل التكميلي 2: توضيح استكشافي لعوامل النسخ المرشحة لإنزيم MPO. (أ) مخطط فيين الذي يوضح التقاطع بين عوامل النسخ المرشحة من ثلاث مصادر عامة لعوامل النسخ. (ب) ناتج مقارنة التعبير الجيني لـ MYC. (ج) خريطة حرارية لارتباط عوامل النسخ مع تسميات الصفوف والأعمدة. (د) ناتج ارتباط MPO–MYC. (هـ) ناتج تحليل البقاء لـ MYC. (و) ناتج منحنى ROC لـ MYC. تُعرض النواتج المرتبطة بـ MYC فقط كملاحظات توضيحية تكميلية لعوامل النسخ المرشحة، ولا تُستخدم لدعم الاستنتاجات الميكانيكية حول المنظمات العليا.يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
الشكل التكميلي 3: ناتج استرجاع الأدوية والجينات من قاعدة بيانات DGIdb الاستكشافية لـ MPO. تمثل العقد الرمادية جين MPO، وتمثل العقد البرتقالية الإدخالات المسترجعة للجزيئات الصغيرة، وتشير الخطوط المتصلة إلى علاقات الأدوية–الجينات التي تنبأت بها قاعدة البيانات.يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
الجدول التكميلي 1: مصفوفة البصمة الخلوية المناعية LM22 المستخدمة في تحليل تحلل الخلايا المناعية القائم على CIBERSORT لأنواع الخلايا المناعية الـ22. تم توحيد رموز الجينات، وإزالة الإدخالات المكررة، وتم تقاطع الجينات المتاحة مع مصفوفات التعبير المقابلة لـ TCGA-BRCA أو GSE161529 قبل التحليل اللاحق.يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
الجدول التكميلي 2: قائمة الجينات المرتبطة بالعدلات المستخدمة في تحليل شبكة التفاعل البروتيني (STRING/PPI)، وتحديد أولوية الجينات الأساسية، وتحليل ارتباط الجين الأساسي مع MPO. يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
الجدول التكميلي 3: نتائج استرجاع أدوية–جينات DGIdb الاستكشافية ونتائج الترميز البيولوجي ADMET لـ MPO. يحتوي هذا الملف على سجلات التفاعلات الكيميائية–الجينية المرتبطة بـ MPO المسترجعة من خلال DGIdb، بالإضافة إلى التعليقات التوضيحية على مستوى المركب للخصائص الفيزيوكيميائية، والسمية، والخصائص الدوائية الحيوية المُتنبأ بها. تُقدَّم هذه النتائج فقط كتعليقات كيميائية أولية، ولا ينبغي تفسيرها على أنها قوائم لمرشحات علاجية. ولا تؤكّد هذه النتائج تثبيط MPO، أو ارتباط الهدف، أو تخصّص الليغاند، أو الانتقائية، أو السلامة، أو الفعالية العلاجية، أو الملاءمة السريرية. تمثّل القيم الواردة في هذا الجدول معايير متنبأ بها للخصائص الفيزيوكيميائية وشبه الدوائية للمركبات المدرجة. ويُعبّر عن الوزن الجزيئي بالجرام لكل مول (g/mol). وتشير قيم المانحات والمتقبلات للرابطة الهيدروجينية إلى الأعداد المتنبأ بها للمتقبلات والمانحات للرابطة الهيدروجينية على التوالي. ويشير معامل تقسيم الأوكتانول–الماء لموريغوشي إلى اللبيولية (الانحلالية في الدهون) المتنبأ بها. وتشير انتهاكات قاعدة ليبينسكي الخمس إلى عدد معايير قاعدة الخمسة التي لا يستوفيها كل مركب. وتمثل درجة التوافر البيولوجي الدرجة المتنبأ بها المرتبطة بالتوافر البيولوجي الفموي، في حين يشير المساحة السطحية الطوبولوجية إلى المساحة القطبية السطحية الطوبولوجية المتنبأ بها.يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
الملف التكميلي 1: قائمة الجينات المرتبطة بالبيروكسي داز المييلوبيروكسي داز المستخدمة في تقييم البصمة الفردية للخلية باستخدام AUCell، وSeurat AddModuleScore، وssGSEA. يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
الملف التكميلي 2: مخرجات التحليل الاستكشافي للمرشحات الخاصة بالعوامل النسخية والريبونوكليوتيدات الصغيرة (miRNA) لإنزيم MPO. يحتوي هذا الملف على نتائج التحليلات المرشحة للعوامل النسخية والريبونوكليوتيدات الصغيرة (miRNA) المستمدة من قواعد بيانات مبنية على مصادر عامة، تشمل KnockTF وChIP-Atlas وGTRD وTargetScan. تُقدَّم هذه التحليلات فقط لأغراض ترتيب الأولويات الاستكشافية للمرشحات، ولا ينبغي تفسيرها كدليل وظيفي على التنظيم العلوي لإنزيم MPO في سرطان الثدي.يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الملف.