استخدمت هذه الدراسة فقط مجموعات بيانات متاحة للجمهور ولم تتضمن تجارب مباشرة على البشر أو الحيوانات؛ لذلك، لم تكن هناك حاجة لموافقة إضافية من لجنة الأخلاقيات أو موافقة مستنيرة.
تنزيل البيانات ومعالجتها
تم الحصول على بيانات تسلسل الحمض النووي الريبي والمعلومات السريرية المقابلة لسرطان الخلايا الحرشفية في الرئة (LUSC) من قاعدة بيانات أطلس جينوم السرطان (TCGA) عبر بوابة بيانات الجينوم المشتركة ضمن مشروع TCGA-LUSC. استندت مصفوفة تعبير TCGA-LUSC المستخدمة في هذه الدراسة إلى قيم FPKM. تم تحويل قيم تعبير الجينات وتطبيعه قبل التحليلات اللاحقة. شملت المتغيرات السريرية العمر، الجنس، مرحلة الورم، المرحلة المرضية للنوم المزمن، الدرجة، وقت البقاء، وحالة البقاء عند توفرها. تم استرجاع ما مجموعه 489 حالة TCGA-LUSC في البداية، وتم تضمين 381 مريضا لديهم ملفات تعبير كاملة ومعلومات عامة عن البقاء في بناء النموذج التنبؤي والتقييم الداخلي.
تم تنزيل مجموعات بيانات التحقق المستقل من قاعدة بيانات التعبير الجيني (GEO) في 3 يناير 2026. استند GSE30219 إلى منصة GPL570 وشمل 307 مريض LUSC مع توفر معلومات عن التعبير والبقاء على قيد الحياة. كما استند GSE37745 إلى منصة GPL570 وشمل 196 مريضا من LUSC مع توفر معلومات عن التعبير والبقاء على قيد الحياة. استند GSE57148 إلى منصة GPL11154 وشمل 91 نسيج رئوي طبيعي و98 نسجا رئيا من مرضى مرض انسداد رئوي مزمن (COPD)، ليصل إجمالي العينة إلى 189 عينة. تم استخدام GSE57148 لتحديد الجينات المعبر عنها تفاضلا مرتبطا بمرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD)، بينما استخدمت GSE30219 و GSE37745 كمجموعات تحقق خارجية مستقلة.
بالنسبة لمجموعات بيانات GEO، تم إجراء التعليق على المجس باستخدام حزمة R المقابلة وملفات التوضيح للمنصة. تم تحويل معرفات المجسات إلى رموز جينية رسمية. عندما تم تعيين عدة مجسات على نفس الجين، تم الاحتفاظ بالمجس ذو أعلى قيمة تعبير متوسطة لتمثيل ذلك الجين. لم يتم اكتشاف أي جينات ناقصة في مجموعات بيانات التحقق بعد مطابقة رموز الجينات. تم تحليل TCGA-LUSC و GSE30219 و GSE37745 كمجموعات عامة من LUSC لأن حالة المرض المصاحب للانسداد الرئوي المزمن على مستوى المريض لم تؤكد في الشروحات المستخدمة لهذا التحليل.
نظرا لأن مجموعات بيانات TCGA وGEO تم إنشاؤها باستخدام منصات تعبير مختلفة، تم إجراء تطبيع عبر المنصات وتصحيح تأثير دفعات باستخدام طرق معالجة مسبقة معتمدة على R القياسية قبل تطبيق النموذج. تم تدريب نموذج المخاطر في مجموعة TCGA-LUSC ثم تم تقييمه بشكل مستقل في كل مجموعة GEO خارجية بدلا من دمج جميع المجموعات مباشرة. تم إجراء تحليل التعبير التفاضلي باستخدام حزمة ليما R. تم فحص الجينات المعبر عنها تفاضلا مرتبطا بمرض الانسداد الرئوي المزمن في GSE57148 باستخدام |log2FC| > 0.263 وP < 0.05. يتوافق هذا العتبة في log2FC مع تغير بمقدار حوالي 1.2 ضعف، وقد استخدم كمعيار استكشافي للاحتفاظ بالجينات المرتبطة ب PANoptosis ذات الصلة المحتملة. تم اختيار ما مجموعه 277 جينا مرتبطا ب PANoptosis من دراسات منشورة سابقا حول الاستماتة المبرمجة، والبيروبتوزيس، والنكروتروزيس، وPANoptosis، وتم توفيرها في الجدول التكميلي 1.
تحليل الإثراء الوظيفي للجينات
لتوضيح الآثار الوظيفية لجينات PANoptosis المرتبطة بمرض الانسداد الرئوي المزمن المختارة، تم إجراء تحليلات إثراء جينات Gone Ontology (GO) وموسوعة كيوتو للجينات والجينوم (KEGG) باستخدام حزمة clusterProfiler R والمنظمة. Hs.eg.db حزمة تعليقات توضيحية. تم تقييم فئات العمليات البيولوجية والمكون الخلوي والوظائف الجزيئية في GO. تم إجراء تحليل إثراء مسار KEGG لتحديد مسارات الإشارات المرتبطة بالجينات المختارة. تم تعديل قيم P لاختبارات متعددة باستخدام طريقة معدل الاكتشاف الكاذب بنجاميني-هوشبرغ حيثما كان ذلك مناسبا. تم اعتبار مصطلحات الإثراء التي تحتوي على P < 0.05 ذات دلالة إحصائية في هذا التحليل الاستكشافي. تم توليد مخططات إثراء باستخدام ggplot2.
تحليل التجميع غير المراقب لأنماط التعبير الجيني المرتبطة ب PANoptosis
لاستكشاف التغاير الجزيئي المرتبط بالتعبير الجيني المرتبط ب PANoptosis في LUSC، تم إجراء تجميع توافقي باستخدام حزمة ConsensusClusterPlus R. تم تجميع عينات LUSC وفقا لملفات التعبير لجينات PANoptosis المرتبطة بالبقاء. تم تطبيق التجميع الهرمي باستخدام مسافة الارتباط بيرسون. تم تعيين الحد الأقصى لعدد المجموعات إلى ستة، وأجريت 1000 إعادة أخذ عينات لتقييم متانة التجمعات. تم تحديد عدد التجمع الأمثل من خلال تقييم مصفوفة الإجماع، منحنى دالة التوزيع التراكمي، مخطط مساحة الدلتا، وقابلية التفسير البيولوجي للمجموعات الناتجة. استنادا إلى هذه المعايير، تم اختيار k = 2 للتحليل اللاحق. تم تقييم فروق البقاء بين المجموعتين الجزيئيتين باستخدام تحليل كابلان-ماير واختبار اللوغاريتم-رنك.
تحليل فروق البيئة الدقيقة المناعية بين الأنواع الفرعية
لمقارنة خصائص البيئة الدقيقة المناعية بين الأنواع الجزيئية، تم تقدير تسرب الخلايا المناعية باستخدام خوارزمية فك الالفاف CIBERSORT مع مصفوفة توقيع الكريات البيضاء LM22. تم إجراء التحليل بلغة R باستخدام حزم e1071 وpreprocessCore. تم تسجيل قيم تبديل CIBERSORT P لتقييم موثوقية تقديرات فك الالتفاف. نظرا لأن هذه الدراسة كانت استكشافية وتعتمد على بيانات النسخ الرجعي، فقد فسرت الفروق بين الخلايا المناعية كأنماط تسلل مناعية مستنتجة حسابيا بدلا من قياسات خلوية مباشرة.
تم استخدام خوارزمية ESTIMATE لحساب درجة السترومال، ودرجة المناعة، ودرجة ESTIMATE، ونقاء الورم لكل عينة من الورم. تم تطبيق GSVA لتقدير درجات الإثراء على مستوى المسار بناء على مجموعات جينية مختارة. تم تقييم الفروق الجماعية في كسور الخلايا المناعية، وجينات نقاط التحقق المناعي، وجينات عائلة HLA، والدرجات المشتقة من ESTIMATE باستخدام اختبارات غير معلمية. في مقارنات متعددة متعلقة بالمناعة، تم تطبيق تصحيح بنجاميني-هوشبرغ عند الاقتضاء؛ تم تفسير التحليلات التي تم الإبلاغ عنها باستخدام قيم P اسمية على أنها استكشافية. تم استخدام تحليل الارتباط الترتيبي لسبيرمان لتقييم الارتباطات بين التعبير الجيني والمؤشرات المرتبطة بالمناعة، مع الإبلاغ عن معاملات الارتباط وقيم P عند الاقتضاء. تم تفسير اختلافات نسخ HLA على أنها تغييرات نسخية مرتبطة بعرض المستضد بدلا من الأدلة الوظيفية المباشرة على تعزيز قدرة تقديم المستضد.
تأسيس توقيع تنبؤي مرتبط بالجينات المرتبطة ب PANoptosis
تم استخدام مجموعة TCGA-LUSC التي تحتوي على ملفات تعبير كاملة ومعلومات عامة عن البقاء لبناء نموذج تنبؤي. من بين 489 حالة تم استرجاعها في البداية من TCGA-LUSC، تم تضمين 381 مريضا لديهم بيانات بقاء كاملة في التحليل التنبؤي. تم تقسيم هؤلاء المرضى عشوائيا إلى مجموعة تدريب ومجموعة اختبارات داخلية بنسبة 7:3. تم إجراء التوزيع العشوائي الطبقي وفقا لحالة البقاء للحفاظ على توزيع مماثل لأحداث البقاء بين مجموعات التدريب والاختبار.
في مجموعة التدريب، تم استخدام الانحدار النسبي الأحادي المتغير للمخاطر كوكس لتقييم العلاقة بين كل جين مرشح مرتبط ب PANoptosis والبقاء على قيد الحياة بشكل عام. تم اعتبار الجينات التي تحتوي على P < 0.05 جينات تنبؤية مرشحة وتم إدخالها لاحقا في انحدار LASSO Cox باستخدام حزمة glmnet R. تم استخدام التحقق المتقاطع عشرة أضعاف لاختيار معامل العقوبة الأمثل وتقليل الإفراط في التوافق. استنادا إلى معاملات الانحدار في LASSO Cox وقيم التعبير الجيني المتوافقة مع الطبيعية، تم حساب درجة مخاطرة فردية لكل مريض باستخدام الصيغة:
درجة المخاطر = Σ(coefi × Xi)
حيث يمثل كوفي معامل الانحدار لكل جين مختار، ويمثل Xi قيمة التعبير الطبيعية للجين المقابل. احتوى النموذج التنبؤي النهائي على 12 جينا: GSDMD، IL18، NFKBIA، PIK3CA، IL1B، BIRC3، MCL1، PSMB10، LMNA، CFLAR، IL1R1، وAKT3. معادلة درجة المخاطر الكاملة القائمة على المعاملات موفرة في الجدول التكميلي 2.
تم استخدام الدرجة المتوسطة للمخاطر في مجموعة التدريب كحد أقصى لتصنيف المرضى إلى مجموعات عالية الخطورة ومنخفضة الخطورة. تم تطبيق نفس صيغة تقييم المخاطر على مجموعة الاختبار الداخلية وعلى مجموعات التحقق الخارجية GSE30219 GSE37745. تم استخدام تحليل البقاء في كابلان-ماير، واختبار التصنيف اللوغاريتمي، وتحليل منحنى خصائص تشغيل المستقبل المعتمد على الوقت لتقييم أداء النموذج. نظرا لأن مجموعات بيانات التحقق تم إنشاؤها باستخدام منصات المصفوفة الدقيقة ولم تحتوي على تعليقات مؤكدة عن المرض المصاحب لمرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD)، فقد تم تفسير التحقق الخارجي كتقييم بأثر رجعي في مجموعات LUSC المستقلة بدلا من التحقق لدى مرضى LUSC المصاحبين المؤكدين سريريا لمرض الانسداد الرئوي المزمن المصاحب.
تحليل التنبؤ بحساسية الأدوية
تم تقدير حساسية الدواء باستخدام حزمة pRRophetic R، التي تتنبأ باستجابة الدواء من ملفات تعبير جينات الورم بناء على بيانات مرجعية للجينوم الدوائي من قاعدة بيانات جينوميات حساسية الأدوية في السرطان. تم حساب قيم تركيز نصف أقصى متوقع (IC50) لكل عينة من المريض. تمت معالجة مصفوفات التعبير وفقا لمتطلبات المدخلات pRRophetic، وتم إجراء تصحيح تأثير الدفعات باستخدام سير العمل القياسي المتوافق مع pRRophetic. تم الإبلاغ عن قيم IC50 المتوقعة على مقياس الإخراج pRRophetic.
تم تقييم ثمانية عوامل مرشحة، منها سورافينيب، جيفيتينيب، بليومايسين، بوسوتينيب، إيتوبوزيد، ليناليدوميد، كامبتوثيسين، وميثوتركسيت، كلوحة استكشافية لحساسية الأدوية. تمت مقارنة الفروق في القيم المتوقعة ل IC50 بين المجموعات عالية ومنخفضة المخاطر باستخدام اختبار ويلكوكسون لمجموع الرتب. تم تفسير هذه النتائج كتقديرات حاسوبية لحساسية الأدوية بدلا من قياسها استجابة علاجية كيميائية أو مقاومة دوائية مؤكدة تجريبيا.
التحليل الإحصائي
تم إجراء جميع التحليلات الإحصائية باستخدام برنامج R. تمت مقارنة المتغيرات المستمرة بين مجموعتين باستخدام اختبار ويلكوكسون لمجموع الرتب، بينما أجريت المقارنات بين أكثر من مجموعتين باستخدام اختبار كروسكال-واليس عند الاقتضاء. تم تعريف البقاء بشكل عام كنقطة نهاية أساسية للبقاء. تم إنشاء منحنيات بقاء كابلان-ماير لمقارنة فروق البقاء بين المجموعات، وتم تقييم الدلالة الإحصائية باستخدام اختبار التصنيف اللوغاريتمي. أحادية المتغير ومتعددة المتغيرات
تم استخدام تحليلات الانحدار النسبي للمخاطر في كوكس لتقييم الارتباطات التنبؤية بين المتغيرات السريرية، ومجموعة الخطر، والبقاء على قيد الحياة بشكل عام. تم النظر في المتغيرات ذات الصلة السريرية أو الدلالة الإحصائية في تحليل كوكس أحادي المتغير في حالة الانحدار متعدد المتغيرات. تم تقييم افتراض المخاطر النسبية باستخدام بقايا شونفيلد. تم التعامل مع المتغيرات السريرية المفقودة باستخدام تحليل الحالة الكاملة لانحدار كوكس وبناء النوموغرام. تم تقييم التقارنية بين المتغيرات السريرية قبل النمذجة متعددة المتغيرات.
تم استخدام منحنيات ROC المعتمدة على الوقت لتقييم الأداء التنبؤي لنموذج المخاطر للبقاء العام لمدة سنة واحدة، وثلاث، وخمس سنوات. تم بناء التصوير النوموغرامي باستخدام المتغيرات التي تحتفظ بها في النموذج متعدد المتغيرات أو المتغيرات التي توفر فيها سريريا كافيا. تم استخدام مخططات المعايرة لمقارنة احتمالات البقاء المتوقعة والملاحظة. تم إجراء تحليل منحنى القرار كتقييم استكشافي للفائدة الصافية المحتملة عبر احتمالات عتبة مختارة.
تم استخدام تحليل الارتباط برتبة سبيرمان لتقييم الروابط بين التعبير الجيني والخصائص المرتبطة بالمناعة. تم الإبلاغ عن معاملات الارتباط وقيم P حيثما كان ذلك مناسبا. للمقارنات المتعددة، تم تطبيق تصحيح معدل الاكتشاف الكاذب بنجاميني-هوشبرغ عند الاقتضاء. تم اعتبار التحليلات التي تم الإبلاغ عنها باستخدام قيم P اسمية استكشافية. تم اعتبار قيمة P ثنائية الجانب < 0.05 ذات دلالة إحصائية.