يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة بحثية

أدلة جينية ونسخية وعلى مستوى الخلية المفردة متعددة المراحل تمنح الأولوية لجين MAP1LC3A من بين الجينات المرتبطة بالموت الخلوي الحديدي في الورم الأرومي الدبقي

94 مشاهدة

⸱

سبتمبر 11, 2026

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Cerebrovascular Neurosurgery, The First People's Hospital of Zhaoqing, 2The National Key Clinical Specialty, Guangdong Provincial Key Laboratory on Brain Function Repair and Regeneration, Department of Neuro-oncological Surgery, Zhujiang Hospital, Southern Medical University

* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

أدى إطار عمل متعدد المراحل، مرتكز جينياً ومدمج بين العشوائية المندلية، والترانسكريبتوميات الورمية، وتحليلات الخلية الواحدة، إلى تحديد MAP1LC3A كجين مرتبط بالموت الخلوي الحديدي (ferroptosis) ومرتبط بقابلية الإصابة بالورم الأرومي الدبقي، ومرشح للتحقق التجريبي مستقبلاً.

الملخص

لا يزال الورم الأرومي الدبقي (GBM) يشكل ورماً خبيثاً شديد العدوانية، ولا يزال مدى مساهمة الجينات المرتبطة بالموت الخلوي الحديدي (ferroptosis) في القابلية للإصابة بالمرض غير مفهوم بشكل كامل. تم تطبيق إطار عمل متعدد المراحل مرتكز جينياً لتحديد أولويات الجينات المرتبطة بالموت الخلوي الحديدي والمصاحبة للورم الأرومي الدبقي. ومن بين 483 جيناً تم جمعها من FerrDb V2، وجد أن 315 جيناً تمتلك مواقع سمات كمية للتعبير الجيني الموضعي (cis-eQTLs) مرشحة في eQTLGen، واحتفظ 250 جيناً بثلاث أدوات مستقلة على الأقل بعد تجميع عدم التوازن الارتباطي، وأنتج 226 جيناً تقديرات عشوائية مندلية (Mendelian randomization) صالحة بوزن التباين العكسي (IVW) باستخدام دراسة ارتباط جيني واسعة النطاق للورم الأرومي الدبقي شملت 6,183 حالة و18,169 مجموعة ضابطة. استوفت 34 جيناً معايير الاكتشاف الاستكشافية المتمثلة في P < 0.05 ومعدل اكتشاف كاذب (BH-FDR) وفق طريقة بنجاميني-هوتشبرج < 0.20، مع تقديرات عشوائية مندلية موزونة بايزية (BWMR) متوافقة اتجاهياً. ودعمت مرحلة تكرار العشوائية المندلية باستخدام cis-eQTLs للدم الكامل من GTEx V10 أربعة جينات هي: ATG7 وRPTOR وMAP1LC3A وCHMP6. وأظهر التقييم عبر ثلاث مجموعات نسخ ترانسكريبومية مستقلة من الأورام والمجموعات الضابطة أن MAP1LC3A كان منخفض التعبير باستمرار في أنسجة الورم وأظهر تقديراً مجمعاً ذا تأثيرات عشوائية دالاً إحصائياً (log₂ fold change، −1.273؛ فاصل ثقة 95%، من −1.625 إلى −0.920؛ معدل الاكتشاف الكاذب = 0.016)، بينما افتقرت الجينات الثلاثة الأخرى إلى دعم إحصائي مماثل عبر المجموعات. أجري لاحقاً تحليل تعطيل افتراضي أحادي الخلية في مجموعة فرعية متوازنة من المرضى مكونة من 2,400 خلية خبيثة تم اختيارها من 4,916 خلية مؤهلة عبر 20 ورماً أرومياً دبقياً لدى البالغين من النوع البري لـ IDH. وعبر خمس عمليات تشغيل بذرت بشكل مستقل، تم تحديد 3 و15 و4 و7 جينات قوية في المصب لكل من ATG7 وRPTOR وMAP1LC3A وCHMP6 على التوالي. وتكونت مجموعات الإجماع الناتجة من 17 جيناً فريداً، حيث كان RND3 مشتركاً بين جميع الأهداف الأربعة. وأشار تحليل الوجود الجيني (Gene Ontology) إلى إثراء في عمليات التصاق الخلايا وعمليات سطح الخلية، بينما لم تظل أي مسارات من KEGG أو Reactome دالة بعد تصحيح الاختبارات المتعددة. وإجمالاً، تضع هذه النتائج جين MAP1LC3A كأولوية للبحث التجريبي المستقبلي مع التمييز بين الارتباط الجيني، وتوافق التعبير الورمي، والاضطراب الحسابي، وبين الأدلة القاطعة على السببية أو الآلية.

المقدمة

لا يزال الورم الأرومي الدبقي (GBM) يمثل نموذجاً للأورام الخبيثة المقاومة للعلاج. وعلى الرغم من التصنيف الجزيئي الذي يزداد دقة والرعاية متعددة التخصصات، إلا أن التحسينات المستدامة في نتائج المرضى كانت محدودة1. بالنسبة للمرضى الذين يتمتعون بحالة صحية جيدة، تتكون الإدارة الحالية من أقصى استئصال آمن متبوعاً بالعلاج الإشعاعي مع استخدام متزامن وتكميلي لعقار temozolomide، وهو نظام علاجي تم إقراره في تجربة عشوائية بارزة وتم الإبقاء عليه في الإرشادات السريرية المعاصرة1,2. ومع ذلك، فإن الارتشاح المنتشر والتباين الخلوي والجزيئي الواسع يحدان من السيطرة المستدامة على المرض، ويعاني معظم المرضى في نهاية المطاف من تطور المرض أو ارتداده، وهو ما لا يوجد له علاج قياسي فعال عالمياً1,3. وتؤكد هذه الفجوة المستمرة بين التقدم في توصيف المرض والنتائج السريرية على الحاجة إلى تحديد الارتباطات الجزيئية ذات الصلة بيولوجياً والتي قد تساهم في وضع استراتيجيات علاجية جديدة للورم الأرومي الدبقي.

يُعد الموت الخلوي الحديدي (Ferroptosis) شكلاً من أشكال الموت الخلوي المنظم المعتمد على الحديد، والذي يتميز ببيروكسيد الفسفوليبيدات غير المنضبط وفشل الدفاعات المضادة للأكسدة الخلوية، مما يميزه من الناحية الميكانيكية عن الموت الخلوي المبرمج (apoptosis) وبرامج الموت الخلوي التقليدية الأخرى4,5. وتكتسب هذه العملية أهمية خاصة في الورم الأرومي الدبقي (GBM)، حيث تؤدي التغيرات الجينية والمرونة الأيضية إلى إعادة تشكيل التوازن الحديدي، والتوازن المختزل، وأيض الدهون. وقد أظهر التنميط المتكامل للجينوم والليبيدوم أن حذف جين CDKN2A يعيد توزيع الأحماض الدهنية غير المشبعة المتعددة القابلة للأكسدة، مما يخلق قابلية للإصابة بالموت الخلوي الحديدي تعتمد على النمط الجيني في نماذج الورم الأرومي الدبقي6. وبالمثل، حددت التحليلات المقترنة للأورام الأولية والمتكررة تغيرات مرتبطة بالانتكاس في جينات GPX4 و ACSL4 ومنظمات أخرى للموت الخلوي الحديدي7. كما تبين أن التعديل التجريبي لمسارات الدفاع ضد الموت الخلوي الحديدي يؤثر على الاستجابة لعقار تيموزولوميد (temozolomide) في خلايا الورم الأرومي الدبقي ونماذج الطعوم الغريبة8. وبشكل جماعي، تحدد هذه النتائج الموت الخلوي الحديدي كنقطة ضعف علاجية معقولة بيولوجياً في الورم الأرومي الدبقي. ومع ذلك، فإن هذه النتائج تعكس في المقام الأول ارتباطات بحالة الورم أو ملاحظات تجريبية تعتمد على السياق، ولا تثبت ما إذا كان التباين الدستوري في تعبير الجينات المرتبطة بالموت الخلوي الحديدي يساهم في القابلية الوراثية للإصابة بالورم الأرومي الدبقي.

اعتمدت معظم الدراسات البشرية التي بحثت في عملية الموت الخلوي الحديدي (ferroptosis) في الورم الدبقي على تحليلات التعبير التفاضلي، ونمذجة البقاء على قيد الحياة، وتحليلات التصنيف الجزيئي الفرعي باستخدام مجموعات بيانات TCGA وCGGA وGEO9,10. وعلى الرغم من أن هذه الدراسات أثبتت الأهمية الإنذارية للبرامج النسخية المرتبطة بالموت الخلوي الحديدي، إلا أن تصميمها الرصدي لا يمكنه تحديد ما إذا كان التعبير الجيني المتغير يساهم في القابلية للإصابة بالورم الأرومي الدبقي (GBM) أو يمثل بدلاً من ذلك نتيجة لتطور الورم. وقد حددت العشوائية المندلية على نطاق الترانسكريبتوم لاحقاً جينات منظمة جينياً وتعتمد على الأنسجة مرتبطة بخطر الإصابة بالورم الدبقي، بينما بدأت الدراسات الأحدث القائمة على موضع السمات الكمية للتعبير (eQTL) وموضع السمات الكمية للبروتين (pQTL) في تحديد الأولويات للأهداف العلاجية المحتملة للورم الأرومي الدبقي11,12. ومع ذلك، اعتمدت التحقيقات السابقة بشكل عام مناهج شاملة للترانسكريبتوم أو مناهج موجهة نحو الأهداف الدوائية بدلاً من تقييم مجموعة شاملة ومحددة مسبقاً من الجينات المرتبطة بالموت الخلوي الحديدي. علاوة على ذلك، قامت دراسات قليلة بدمج دراسة ارتباط جينومية واسعة النطاق (GWAS) كبيرة للورم الأرومي الدبقي مع العشوائية المندلية في مرحلة التكرار باستخدام مورد eQTL مستقل، يليه التقييم عبر مجموعات ترانسكريبتومية متعددة من الأورام والمجموعات الضابطة. ويعد هذا التمييز مهماً لأن التنظيم الجيني للتعبير الجيني يختلف بشكل كبير عبر الأنسجة، ولا يمكن افتراض أن ارتباطات eQTL المشتقة من الدم تعكس التأثيرات التنظيمية داخل أورام الدماغ11,13. لذلك، هناك حاجة إلى إطار عمل تكاملي يجمع بين الارتباط الجيني، والعشوائية المندلية في مرحلة التكرار، وترانسكريبتوميات الأورام عبر المجموعات، والتنبؤ الوظيفي أحادي الخلية المشتق من المرضى لتحديد الجينات المرتبطة بالموت الخلوي الحديدي والمدعومة بخطوط أدلة متقاربة على مشاركتها في الورم الأرومي الدبقي.

بحثت هذه الدراسة فيما إذا كان التعبير الجيني المنظم وراثياً للجينات المرتبطة بموت الخلايا الحديدي (ferroptosis) يرتبط بالقابلية للإصابة بورم الأرومة الدبقية (GBM). وقد تم الجمع بين العشوائية المندلية في مرحلتي الاكتشاف والتكرار مع تحليلات التعبير الجيني عبر ثلاث مجموعات مستقلة من النسوخ الورمية والمجموعات الضابطة. ثم تم تقييم الجينات التي دعمتها كلتا مرحلتي العشوائية المندلية في بيانات النسوخ أحادية الخلية المشتقة من المرضى باستخدام الاضطراب الافتراضي لتوصيف الاستجابات النسخية المتوقعة في الخلايا الخبيثة. وبدلاً من إعطاء الأولوية للجينات بناءً على بصمات التعبير الورمي وحدها، استفاد هذا الإطار متعدد المراحل أولاً من التباين الوراثي الموروث، ثم قام بتقييم أنماط التعبير ذات الصلة بالمرض إلى جانب ملفات الاضطراب الحاسوبية المحددة على مستوى الخلية. وقد استُخدمت الأدلة المتقاربة الناتجة لتحديد الجينات المرتبطة بموت الخلايا الحديدي ذات الأولوية لإجراء تحقيقات تجريبية مستقبلية في ورم الأرومة الدبقية (GBM).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

مُنحت هذه الدراسة إعفاءً من المراجعة الأخلاقية من قبل لجنة الأخلاقيات الطبية في مستشفى الشعب الأول في تشاوتشينغ (مرجع رقم B2026-08-03). استخدمت الدراسة بيانات جينية وترانسكريبتومية ملخصة ومجهولة الهوية تم جمعها بأثر رجعي، بما في ذلك بيانات محدودة الوصول ومعتمدة من لجنة الوصول إلى البيانات من EGAD00010001657 ومجموعات بيانات تم الحصول عليها من GEO وeQTLGen وGTEx وفقاً لشروط الوصول والاستخدام المعمول بها. لم يتم تجنيد مشاركين جدد، ولم يتم جمع عينات حيوية، ولم يتم الوصول إلى أي بيانات قابلة لتحديد هوية المشاركين. حصل منشئو البيانات المعنيون على الموافقة الأخلاقية والموافقة المستنيرة للدراسات الأصلية، واستُخدمت البيانات محدودة الوصول وفقاً لاتفاقية الوصول إلى البيانات المعمول بها.

تصميم الدراسة

استخدمت هذه الدراسة إطار عمل متعدد المراحل لتحديد أولويات الجينات المرتبطة بموت الخلايا الحديدي (ferroptosis) والمتعلقة بقابلية الإصابة بالورم الأرومي الدبقي (GBM)، ولتقييم تأثيراتها النسخية ذات الصلة بالمرض (الشكل 1). أولاً، تم تقييم الجينات المرتبطة بموت الخلايا الحديدي والتي تم جمعها من FerrDb V2 باستخدام العشوائية المندلية (MR) لعينتين، مع بيانات موقع السمات الكمية للتعبير الجيني المتجاورة (cis-eQTL) ودراسة ارتباط واسعة النطاق للجينوم بالمرض (GWAS) خاصة بالورم الأرومي الدبقي. واعتُمدت العشوائية المندلية المرجحة بتباين عكسي (IVW MR) كطريقة الفحص الأساسية، بينما وفرت العشوائية المندلية المرجحة بايزياً (BWMR) تقييماً تكميلياً لمدى المتانة، واستُخدمت مجموعة بيانات eQTL مستقلة لمرحلة تكرار العشوائية المندلية. ثانياً، تم تقييم الجينات التي دعمتها التحليلات الجينية عبر ثلاث مجموعات نسخية مستقلة (ورم مقابل مجموعة ضابطة)، تلاها تحليل تجميعي (meta-analysis) عبر هذه المجموعات. ثالثاً، استُخدمت بيانات النسخ أحادية الخلية المشتقة من المرضى لإجراء اضطراب جيني افتراضي في الخلايا الخبيثة وتحديد استجابات نسخية لاحقة قابلة للتكرار. ومن ثم تم توصيف هذه الاستجابات من خلال الإثراء الوظيفي وتحليلات الشبكات المشتركة. وبشكل عام، صُممت التحليلات الجينية لتحديد الجينات المرتبطة بقابلية الإصابة بالورم الأرومي الدبقي، بينما قيمت التحليلات النسخية وأحادية الخلية التوافق البيولوجي وصاغت فرضيات للتحقق التجريبي اللاحق.

مصادر البيانات

تم الحصول على الجينات المرتبطة بالموت الخلوي الحديدي (Ferroptosis) من قاعدة بيانات FerrDb V2، مما أسفر عن 483 جينًا بشريًا فريدًا يشفر البروتينات بعد توحيد رموز الجينات وإزالة المدخلات المكررة14. استُخدمت إحصائيات ملخصة لمواقع السمات الكمية للتعبير الجيني المتجاوز (cis-eQTL) في الدم الكامل من اتحاد eQTLGen كمجموعة بيانات التعرض لمرحلة الاكتشاف في العشوائية المندلية (MR)، بينما عملت بيانات cis-eQTL في الدم الكامل من إصدار GTEx V10 كمجموعة بيانات تعرض مستقلة لمرحلة تكرار العشوائية المندلية11,15. تم الحصول على ارتباطات نتائج الورم الأرومي الدبقي (GBM) من إحصائيات ملخصة لدراسة الارتباط الجينومي الكامل (GWAS) ذات الوصول المقيد والمتاحة عبر الأرشيف الأوروبي للجينوم والنمط الظاهري، والتي شملت 6,183 حالة و18,169 ضابطًا من أصول أوروبية16. تم تقييم التعبير على مستوى الأنسجة للجينات ذات الأولوية الوراثية عبر ثلاث مجموعات مستقلة من أرشيف التعبير الجيني (GEO): GSE196533، والتي تضم 61 عينة من الورم الدبقي من الدرجة 4 تم تصنيفها كـ GBM في البيانات الوصفية المودعة وتسع عينات من الدماغ غير الورمية؛ وGSE4290، التي تضم عينات من GBM وعينات دماغ غير ورمية ناتجة عن الصرع؛ وGSE116520، التي تحتوي على عينات مزدوجة من لب الورم والأنسجة المحيطة بالورم إلى جانب ضوابط غير ورمية17,18,19. استُخدمت بيانات Smart-seq2 المستمدة من المرضى من GSE131928 لتحليل الاضطراب الافتراضي للخلايا الخبيثة20. وتلخص Table 1 خصائص مجموعات البيانات وأدوارها التحليلية respective. أُجريت جميع التحليلات باستخدام مجموعات بيانات تم جمعها سابقًا ومجهولة الهوية، والتي تم الحصول على الموافقة الأخلاقية والموافقة المستنيرة لها في الدراسات الأصلية.

اختيار الأداة الجينية وتنسيق البيانات

اقتصرت الأدوات المرشحة على مواقع السمات الكمية للتعبير الجيني في الموقع نفسه (cis-eQTLs) المرتبطة بالتعبير الجيني بدلالة إحصائية على مستوى الجينوم كاملاً (P < 5 × 10⁻8). تم تجميع المتغيرات باستخدام اللوحة المرجعية الأوروبية من مشروع 1000 Genomes Project مع عتبة عدم توازن الارتباط (LD) تبلغ r2 < 0.001 ضمن نافذة قدرها 10,000-kb. وقد استُبعدت الجينات التي احتفظت بأقل من ثلاث أدوات مستقلة بعد عملية التجميع من تحليل العشوائية المندلية (MR) الأساسي. ونظراً لهدف الفحص الاستكشافي، تم تحديد حد أدنى من ثلاث أدوات مسبقاً للاحتفاظ بالجينات ذات الدعم الضعيف ولكن القوي من cis-eQTL، مع السماح بتقدير IVW متعدد الأدوات. وقد رافق هذه العتبة تجميع LD صارم وتصفية بناءً على إحصائية F؛ حيث فُسرت التقديرات المستندة إلى ثلاث أو أربع أدوات فقط بحذر، وأُجريت تحليلات الحساسية فقط عندما تكون قابلة للتطبيق منهجياً. تم تقييم قوة الأداة لكل متغير باستخدام إحصائية F (F = β2/SE2)، حيث تمثل β و SE تقدير تأثير cis-eQTL والخطأ المعياري الخاص به، على التوالي. واستُبعدت المتغيرات التي كانت قيمة F لها < 10 لتقليل انحياز الأدوات الضعيفة21,22. تم توحيد مجموعات بيانات التعرض والنتائج عن طريق محاذاة أليلات التأثير واتجاهات التأثير. كما استُبعدت المتغيرات المكررة، والمتغيرات غير المتوفرة في مجموعة بيانات GBM GWAS، والمتغيرات ذات ترميز الأليلات غير المتوافق. وبسبب عدم توفر ترددات أليلات التأثير لـ GBM GWAS، تمت إزالة المتغيرات المتناظرة (palindromic variants) ذات التوجه الغامض للشريط بدلاً من استنتاجها. وللسبب نفسه، لم يتم إجراء اختبار Steiger الرسمي لتحديد الاتجاه.

تحليلات العشوائية المندلية

تم تقييم الارتباط بين التعبير الجيني المتنبأ به وراثياً وقابلية الإصابة بورم الأرومة الدبقية (GBM) باستخدام العشوائية المندلية (MR) ذات العينتين. في مرحلة الاكتشاف، تم تضمين الجينات التي تمتلك ثلاثة أدوات على الأقل من مواقع السمات الكمية للتعبير الجيني الموضعي (cis-eQTL) المستقلة، واستُخدمت طريقة الترجيح بتباين عكسي (IVW) كنهج تحليلي أساسي. تم تسجيل تقديرات التأثير كنسب أرجحية (ORs) مع فترات ثقة (CIs) بنسبة 95% لكل زيادة وحدة في التعبير الجيني المتنبأ به وراثياً. ولتلافي تأثير الاختبارات المتعددة عبر الجينات التي تم تقييمها، تم تعديل قيم P الخاصة بطريقة IVW باستخدام إجراء بنجاميني-هوشبيرج23. تم الاحتفاظ بالجينات التي كانت قيمة P لها < 0.05 ومعدل الاكتشاف الكاذب لبنجاميني-هوشبيرج (BH-FDR) < 0.20 كمرشحات استكشافية. تم اختيار عتبة FDR التساهلية نسبياً هذه لتقليل الاستبعاد المبكر للجينات التي قد تكون ذات صلة خلال مرحلة الاكتشاف؛ وبناءً على ذلك، تم تفسير حالة الترشيح بالتزامن مع التحليلات اللاحقة بدلاً من اعتبارها دليلاً تأكيدياً. بعد ذلك، تم تطبيق العشوائية المندلية المرجحة بايزياً (BWMR) على المرشحات في مرحلة الاكتشاف باستخدام نفس الأدوات المنسقة24. وتم تقييم التوافق بين نتائج IVW و BWMR بناءً على كل من الدلالة الإحصائية واتجاه التأثير. وحيثما سمح عدد الأدوات المتاحة، تم إجراء اختبار كوكراين Q، واختبار تقاطع MR-Egger، و MR-PRESSO، وتحليلات استبعاد عنصر واحد (leave-one-out) لتقييم التغاير، وتعدد التأثيرات الأفقي، والمتغيرات الشاذة المؤثرة، وتأثير تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNPs) الفردية22.

أُجريت عملية التكرار (Replication-stage MR) باستخدام بيانات cis-eQTL للدم الكامل من إصدار GTEx V10. طُبقت طريقة نسبة Wald عندما توفرت أداة واحدة فقط، بينما استُخدمت طريقة IVW للجينات التي تتوفر لها أداتان أو أكثر. عُرِّف التكرار بأن يكون P < 0.05، وBH-FDR < 0.20، مع اتجاه تأثير يتوافق مع التقدير المقابل في مرحلة الاكتشاف. ونظراً لأن العديد من تقديرات التكرار في GTEx استندت إلى أداة واحدة أو أداتين فقط، فقد تم تفسيرها كأدلة داعمة للتكرار بدلاً من كونها أدلة مستقلة على السببية.

التقييم النسخي عبر المجموعات

تم تقييم الجينات الأربعة التي تم تحديد أولويتها من خلال تحليلات العشوائية المندلية (MR) في مرحلتي الاكتشاف والتكرار عبر ثلاث مجموعات نسخ ترانسكريبتومية مستقلة. بالنسبة للمجموعة GSE196533، تم تحليل بيانات عد تسلسل RNA الخام باستخدام DESeq225. استُبعدت الجينات التي كانت أعدادها أقل من 10 في جميع العينات باستثناء عينتين، بينما تم الاحتفاظ بالجينات الأربعة المستهدفة بغض النظر عن تصفية التعبير الجيني. تم تقييم التعبير التفاضلي بين 61 عينة من الورم الدبقي من الدرجة 4 والمصنفة كـ GBM في البيانات الوصفية المودعة وتسع عينات دماغية غير ورمية.

بالنسبة لـ GSE4290، تم استبعاد أربع عينات تفتقر إلى تشخيص نسيجي مرضي صريح، مما ترك 77 عينة من GBM و23 عينة من أنسجة الدماغ غير الورمية. خضعت شدة إشارات المصفوفات الدقيقة المعالجة لتحويل log2، وتطبيع كمي (quantile-normalized)، وتم تحليلها باستخدام نماذج بيز الخطية التجريبية القوية المطبقة في limma26. وعندما ارتبطت مجسات متعددة بنفس الجين، تم اختيار المجس الذي سجل أعلى متوسط تعبير عبر جميع العينات المشمولة، وذلك بشكل مستقل عن دلالة التعبير التفاضلي.

تألفت مجموعة GSE116520 من عينات مقترنة من لب الورم والمناطق المحيطة بالورم لـ 17 مريضاً، بالإضافة إلى ثماني عينات ضابطة غير ورمية. تم تحليل بيانات التعبير الجيني المودعة، والتي خضعت لتحويل لوغاريتمي وتطبيع كمي، باستخدام حزمة limma. وتمت مراعاة الارتباطات داخل المريض الواحد بين عينات لب الورم والعينات المحيطة بالورم باستخدام الحجب على مستوى المريض ودالة duplicateCorrelation. كانت المقارنة المحددة مسبقاً للتحليل التلوي عبر المجموعات هي لب الورم مقابل العينات الضابطة، بينما تم تقييم المقارنات المحيطة بالورم والاتجاه المرتب (عينة ضابطة-محيط الورم-لب الورم) بشكل منفصل.

تم تجميع التغيرات في طية log2 والأخطاء المعيارية الخاصة بكل دراسة باستخدام نموذج التأثيرات العشوائية للقدر الأقصى المقيد للاحتمال (restricted maximum-likelihood random-effects model) مع استنتاج Hartung–Knapp، كما هو مُنفذ في metafor. تم تقييم التباين بين الدراسات باستخدام إحصائية Cochran's Q و I2. كما تم تعديل قيم P المجمعة للجينات الأربعة المستهدفة باستخدام إجراء Benjamini–Hochberg. وعُرِّف الدعم النسخي القوي بأن يكون معدل الاكتشاف الخاطئ (FDR) في التحليل التلوي < 0.05، مع دلالة FDR على مستوى المجموعة في مجموعتي بيانات اثنتين على الأقل، واتجاهات تأثير متوافقة عبر المجموعات الثلاث جميعها.

تحليل التعطيل الافتراضي للجينات على مستوى الخلية الواحدة

استُخدمت بيانات Smart-seq2 المستمدة من المرضى من مجموعة GSE131928 لتقييم الجينات الأربعة المكررة في MR في الخلايا الخبيثة. تم تحديد الخلايا الخبيثة لدى البالغين وفقاً للتوصيفات الواردة في الدراسة الأصلية، وسُحبت أعداد متساوية من الخلايا عشوائياً من كل مريض مؤهل لتقليل عدم التوازن في تمثيل المرضى. أُجري التعطيل الافتراضي (Virtual knockout) باستخدام scTenifoldKnk وكُررت العملية عبر خمس جولات مستقلة. واعتُبرت الجينات التي سجلت قيمة P < 0.05 مصححة وفق طريقة Benjamini–Hochberg في جولة واحدة ذات دلالة إحصائية. وعُرّفت الجينات المصبة (Downstream genes) التي تكررت في ثلاث جولات على الأقل من أصل خمس جولات بأنها مجموعة الإجماع الأساسية، بينما استُخدم معيار أكثر صرامة (أربع من أصل خمس جولات) لتحليل الحساسية. وفُسرت هذه النتائج على أنها تنبؤات حاسوبية للاضطراب النسخي وليس دليلاً على تنظيم جزيئي مباشر.

تحليل الإثراء الوظيفي وتحليل الشبكة المشتركة

أُجري تحليل الإثراء الوظيفي باستخدام جينات المصب المحددة للأهداف والتي تم تحديدها بشكل قابل للتكرار في ثلاث على الأقل من خمس عمليات تعطيل افتراضية. تم تقييم إثراء مسارات Gene Ontology (GO) و Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) و Reactome باستخدام اختبارات توزيع هيبرجيومتري أحادية الجانب، مع استخدام الجينات الـ 1,004 المدرجة في استنتاج الشبكة كمجموعة جينات خلفية. تم تعديل قيم P بشكل منفصل لكل قاعدة بيانات تعليق توضيحي باستخدام إجراء Benjamini–Hochberg، واعتُبرت قيمة P المعدلة < 0.05 ذات دلالة إحصائية.

تم بناء شبكة ثنائية الأجزاء لتمثيل العلاقات بين الأهداف الأربعة المعطلة (knockout targets) وجيناتها المتفق عليها في المصب (downstream genes). تم تحديد الجينات المرتبطة بأهداف متعددة بناءً على درجتها المشتركة، كما تم قياس التداخل بين مجموعات الجينات الخاصة بكل هدف باستخدام تعدادات التقاطع ومؤشرات جاكارد (Jaccard indices). تمثل حواف الشبكة الارتباطات بين الاضطرابات الحسابية القابلة للتكرار، ولا ينبغي تفسيرها على أنها دليل على تفاعلات جزيئية مباشرة.

التحليل الإحصائي وقابلية التكرار

ما لم ينص على خلاف ذلك، كانت الاختبارات الإحصائية ثنائية الجانب، وتم التحكم في المقارنات المتعددة باستخدام إجراء Benjamini–Hochberg. تم وصف معايير الدلالة الخاصة بكل تحليل في الأقسام الفرعية المقابلة. أُجريت جميع التحليلات باستخدام R أو Python. استخدمت الإجراءات العشوائية بذوراً محددة مسبقاً، وتم أرشفة الكود التحليلي وإصدارات البرمجيات وإعدادات المعلمات التفصيلية لدعم إمكانية إعادة الإنتاج. جُمعت جميع مجموعات البيانات مسبقاً وتم إخفاء الهوية منها؛ كما تم الحصول على الموافقة الأخلاقية والموافقة المستنيرة في الدراسات الأصلية.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

اختيار الجينات المرتبطة بموت الخلايا الحديدي والأدوات الجينية

تم الحصول على ما مجموعه 483 جيناً مرتبطاً بالموت الخلوي الحديدي (ferroptosis) من قاعدة بيانات FerrDb V2 (الشكل 1). ومن بين هذه الجينات، تم مطابقة 315 جيناً مع مجموعة بيانات eQTLGen وكان لديها موقع سمة كمية للتعبير الجيني الموضعي (cis-eQTL) مرشح واحد على الأقل. وبعد عملية تجميع عدم التوازن الارتباطي (linkage disequilibrium clumping)، احتفظ 250 جيناً بثلاث أدوات مرشحة مستقلة على الأقل. وع...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

دمجت هذه الدراسة بين الارتباط الجيني، والعشوائية المندلية (MR) في مرحلة التكرار، والترانسكريبتوميات الورمية، والنمذجة أحادية الخلية المشتقة من المرضى لتحديد أولويات الجينات المرتبطة بالموت الحديدي (ferroptosis) والمتعلقة بالقابلية للإصابة بالورم الأرومي الدبقي (GBM). وأدى فحص 483 جينًا منتقى مقابل دراسة ارتباط جينومية واسعة النطاق (GWAS) لـ GBM شملت 6,183 حالة و18,169 ضابطًا إلى تحديد 34 مرشحًا في مرحلة الاكتشاف، وقد تم دعم أربعة منهم—وهي ATG7 وRPTOR وMAP1LC3A وCHMP6—في تحليل التكرار باستخدام مورد مستقل لمواقع السمات الك...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

يصرح المؤلفون بعدم وجود تضارب في المصالح.

شكر وتقدير

يقر المؤلفون بفضل فريق علم الجينوم السرطاني في معهد أبحاث السرطان لتوفير إمكانية الوصول إلى الإحصائيات الملخصة لدراسة الارتباط الجينومي الكامل (GWAS) للورم الدبقي من خلال أرشيف الجينوم والنمط الظاهري الأوروبي (مجموعة البيانات EGAD00010001657). وقد تم دعم التوليد الأصلي لهذه البيانات من قبل مؤسسة أبحاث السرطان في المملكة المتحدة (Cancer Research UK)، بما في ذلك صندوق بوبي مور (Bobby Moore Fund)، وصندوق ويلكوم (Wellcome Trust)، وصندوق دي جي فيلدينج للأبحاث الطبية (DJ Fielding Medical Research Trust) برقم (C1298/A8362).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
معدل الأيض الأساسي للوزن (BWMR)حزمة Rمعدل الأيض الأساسي الموزون (BWMR)العشوائية المندلية المرجحة وفق المنهج البيزي
DESeq2Bioconductorالإصدار 1.46.0تحليل التعبير التفاضلي عبر تسلسل الحمض النووي الريبوزي (RNA-sequencing)
FerrDb V2FerrDbالإصدار ٢مصدر 483 جيناً منسقاً مرتبطاً بالموت الخلوي الحديدي
مصفوفة مجهرية شاملة للورم الأرومي الدبقيقاعدة بيانات تعبير الجينات (Gene Expression Omnibus) التابعة للمركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية (NCBI)GSE4290مجموعة تقييم الترانسكريبتوم (النسخ الجيني)
الإحصائيات الملخصة لدراسة الارتباط الجينومي الكامل (GWAS) للورم الأرومي الدبقيالأرشيف الأوروبي للجينوم والنمط الظاهريEGAD00010001657بيانات نتائج خاضعة للوصول المقيد؛ 6,183 حالة و18,169 ضابطاً
تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA) أحادي الخلية بتقنية Smart-seq2 لورم الأرومة الدبقيةمستودع التعبير الجيني التابع للمركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية (NCBI Gene Expression Omnibus)GSE131928تحليل التعطيل الافتراضي للخلايا الخبيثة
تسلسل الحمض النووي الريبوزي الشامل لورم دبقي من الدرجة الرابعةمستودع التعبير الجيني (Gene Expression Omnibus) التابع للمركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية (NCBI)GSE196533مجموعة تقييم النسخ المتعددة (Transcriptomic evaluation cohort)
إحصائيات ملخصة لـ cis-eQTL في الدم الكامل من مشروع GTExمشروع التعبير الجيني في الأنسجة (Genotype-Tissue Expression project)GTEx V10بيانات التعرض في مرحلة التضاعف
limmaBioconductorالإصدار 3.62.2تحليل التعبير التفاضلي للمصفوفات الدقيقة
استعارةحزمة Rالإصدار 4.8-0التحليل التلوي ذو التأثيرات العشوائية
Rمؤسسة R للحوسبة الإحصائيةالإصدار 4.4.2بيئة الحوسبة الإحصائية
scTenifoldKnkحزمة Rالإصدار 1.0.3تحليل التعطيل الافتراضي للجينات على مستوى الخلية الواحدة
مصفوفة دقيقة للكتلة الجوهرية للورم والكتلة المحيطة بالورممستودع التعبير الجيني NCBI Gene Expression OmnibusGSE116520مجموعة تقييم النسخ المتعددة (Transcriptome)
TwoSampleMRحزمة Rالإصدار 0.6.29العشوائية المندلية ذات العينتين
الإحصاءات الملخصة لمواقع السمات الكمية للتعبير الجيني المتجاورة (cis-eQTL) في الدم الكاملاتحاد eQTLGeneQTLGenبيانات التعرض في مرحلة الاكتشاف

المراجع

  1. Weller M, et al. EANO guidelines on the diagnosis and treatment of diffuse gliomas of adulthood. Nat Rev Clin Oncol. 2021;18:170-186.
  2. Stupp R, et al. Radiotherapy plus concomitant and adjuvant temozolomide for glioblastoma. N Engl J Med. 2005;352:987-996.
  3. McBain C, et al. Treatment options for progression or recurrence of glioblastoma: a network meta-analysis. Cochrane Database Syst Rev. 2021;5:CD013579.
  4. Dixon SJ, et al. Ferroptosis: an iron-dependent form of nonapoptotic cell death. Cell. 2012;149:1060-1072.
  5. Stockwell BR, et al. Ferroptosis: A regulated cell death nexus linking metabolism, redox biology, and disease. Cell. 2017;171:273-285.
  6. Minami JK, et al. CDKN2A deletion remodels lipid metabolism, priming glioblastoma for ferroptosis. Cancer Cell. 2023;41:1048-1060.e1049.
  7. Kram H, et al. Glioblastoma relapses show increased markers of vulnerability to ferroptosis. Front Oncol. 2022;12:841418.
  8. Miao Z, et al. A targetable PRR11-DHODH axis drives ferroptosis- and temozolomide-resistance in glioblastoma. Redox Biol. 2024;73:103220.
  9. Liu HJ, et al. Ferroptosis-related gene signature predicts glioma cell death and glioma patient progression. Front Cell Dev Biol. 2020;8:538.
  10. Dong J, et al. Ferroptosis-related gene contributes to immunity, stemness, and predicts prognosis in glioblastoma multiforme. Front Neurol. 2022;13:829926.
  11. Robinson JW, et al. Transcriptome-wide Mendelian randomization study prioritizing novel tissue-dependent genes for glioma susceptibility. Sci Rep. 2021;11:2329.
  12. Zhang H, Wang Z, Qiao X, Wu J, Cheng C. Investigating potential drug targets for the treatment of glioblastoma: a Mendelian randomization study. BMC Cancer. 2025;25:654.
  13. GTEx Consortium. The GTEx Consortium atlas of genetic regulatory effects across human tissues. Science. 2020;369:1318-1330.
  14. Zhou N, et al. FerrDb V2: update of the manually curated database of ferroptosis regulators and ferroptosis-disease associations. Nucleic Acids Res. 2023;51:D571-D582.
  15. Võsa U, et al. Large-scale cis- and trans-eQTL analyses identify thousands of genetic loci and polygenic scores that regulate blood gene expression. Nat Genet. 2021;53:1300-1310.
  16. Melin BS, et al. Genome-wide association study of glioma subtypes identifies specific differences in genetic susceptibility to glioblastoma and non-glioblastoma tumors. Nat Genet. 2017;49:789-794.
  17. Zeng C, et al. Dissection of transcriptomic and epigenetic heterogeneity of grade 4 gliomas: implications for prognosis. Acta Neuropathol Commun. 2023;11:133.
  18. Sun L, et al. Neuronal and glioma-derived stem cell factor induces angiogenesis within the brain. Cancer Cell. 2006;9:287-300.
  19. Kruthika BS, et al. Transcriptome profiling reveals PDZ binding kinase as a novel biomarker in peritumoral brain zone of glioblastoma. J Neurooncol. 2019;141:315-325.
  20. Neftel C, et al. An integrative model of cellular states, plasticity, and genetics for glioblastoma. Cell. 2019;178:835-849.e821.
  21. Burgess S, Thompson SG. Avoiding bias from weak instruments in Mendelian randomization studies. Int J Epidemiol. 2011;40:755-764.
  22. Papadimitriou N, et al. Physical activity and risks of breast and colorectal cancer: a Mendelian randomisation analysis. Nat Commun. 2020;11:597.
  23. Song W, et al. Causal relationship between gut microbiota and lung squamous cell carcinoma: a bidirectional two-sample Mendelian randomization study. Postgrad Med J. 2025;101:526-534.
  24. Zhao J, et al. Bayesian weighted Mendelian randomization for causal inference based on summary statistics. Bioinformatics. 2020;36:1501-1508.
  25. Love MI, Huber W, Anders S. Moderated estimation of fold change and dispersion for RNA-seq data with DESeq2. Genome Biol. 2014;15:550.
  26. Ritchie ME, et al. limma powers differential expression analyses for RNA-sequencing and microarray studies. Nucleic Acids Res. 2015;43:e47.
  27. Yun D, et al. A novel prognostic signature based on glioma essential ferroptosis-related genes predicts clinical outcomes and indicates treatment in glioma. Front Oncol. 2022;12:897702.
  28. Li R, et al. Identification of candidate genes associated with prognosis in glioblastoma. Front Mol Neurosci. 2022;15:913328.
  29. Bai H, Inoue J, Kawano T, Inazawa J. A transcriptional variant of the LC3A gene is involved in autophagy and frequently inactivated in human cancers. Oncogene. 2012;31:4397-4408.
  30. Hayashima K, Kimura I, Katoh H. Role of ferritinophagy in cystine deprivation-induced cell death in glioblastoma cells. Biochem Biophys Res Commun. 2021;539:56-63.
  31. Wu Y, et al. ALDH1-mediated autophagy sensitizes glioblastoma cells to ferroptosis. Cells. 2022;11:4015.
  32. Carriere A, et al. ERK1/2 phosphorylate Raptor to promote Ras-dependent activation of mTOR complex 1 (mTORC1). J Biol Chem. 2011;286:567-577.
  33. Dai E, Meng L, Kang R, Wang X, Tang D. ESCRT-III-dependent membrane repair blocks ferroptosis. Biochem Biophys Res Commun. 2020;522:415-421.
  34. Comincini S, et al. microRNA-17 regulates the expression of ATG7 and modulates the autophagy process, improving the sensitivity to temozolomide and low-dose ionizing radiation treatments in human glioblastoma cells. Cancer Biol Ther. 2013;14:574-586.
  35. Wang L, et al. Autophagy mediates glucose starvation-induced glioblastoma cell quiescence and chemoresistance through coordinating cell metabolism, cell cycle, and survival. Cell Death Dis. 2018;9:213.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

استكشف المزيد من المقالات

جينات الموت الحديديالقابلية للإصابة بالورم الأرومي الدبقيالعشوائية المندليةتحليل الخلية الواحدةالمجموعات النسخيةتحليل مواقع السمات الكمية للتعبير الجينيعلم الوجود الجينيالتنظيم الخافض في الورمالارتباط الجيني
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.