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Comme nous le savons tous, le cancer de la vessie (BLCA) est l’une des tumeurs malignes les plus agressives et métastatiques au monde, et il existe encore des problèmes avec les biomarqueurs actuels du cancer de la vessie, tels que l’imprécision,etc. 1. Pour identifier le pronostic des patients atteints de BLCA et prédire les résultats des patients atteints de BLCA, la recherche de biomarqueurs pour le cancer de la vessie et l’établissement de modèles pronostiques sont d’une grande importance. Bien que certains aient développé des méthodes de recherche pour les biomarqueurs, la plupart de ces méthodes sont actuellement limitées à la transcriptomique, ce qui conduit inévitablement à une hétérogénéité dans leséchantillons 2. De plus, l’étude seule des données transcriptomiques ne permet souvent pas d’étudier les rôles joués par les différentes sous-populations cellulaires, ainsi que les fonctions des gènes dans différentes voies au niveau unicellulaire, ce qui rend les recherches antérieures moins précises etefficaces 3. Étant donné que l’analyse unicellulaire peut être difficile pour les débutants, une plateforme en ligne a été mise en place pour l’analyse unicellulaire afin de les aider à acquérir rapidement lescompétences 4. Enfin, même si un seul gène est trouvé comme un biomarqueur approprié par analyse transcriptomique et analyse unicellulaire, rien ne garantit que le biomarqueur sera applicable à toutes les cohortes, il est donc nécessaire de construire des modèles pronostiques associés au biomarqueur pour rendre les conclusions plus universellementapplicables 5. L’algorithme 101 d’apprentissage automatique fait référence à la construction de modèles de pronostic 101 à l’aide d’une combinaison de 10 algorithmes différents d’apprentissage automatique, dans le but d’identifier le modèle de pronostic optimal. L’inclusion d’algorithmes tels que la forêt aléatoire, XGBoost et SVM, qui sont plus capables de traiter des données complexes et d’une plus grande stabilité, a permis à cet algorithme combiné de démontrer une stabilité remarquable. Afin de rendre ce modèle pronostique plus précis et pertinent pour le biomarqueur, une analyse de corrélation est d’abord réalisée entre tous les gènes et le biomarqueur, puis sélectionne environ 20 à 30 gènes selon les besoins, puis utilise un algorithme d’apprentissage automatique 101 pour construire le modèle pronostique, suivi d’une série d’analyses pour finaliser les résultats.
Comparés aux biomarqueurs prédits par une simple analyse transcriptomique dessix dernières années, les biomarqueurs de l’analyse unicellulaire et transcriptomique permettent une décomposition impartiale des tissus ou échantillons en leurs composants cellulaires de base. Elle permet la différenciation claire de différents types cellulaires (tels que les lymphocytes T, les cellules B et les macrophages) et la découverte de nouvelles sous-populations (telles que les lymphocytes T épuisés et les lymphocytes T régulateurs), ainsi que la capture de processus dynamiques continus (tels que les trajectoires de différenciation cellulaire)4. C’est comparable à disposer les fruits et le lait séparément, permettant une visualisation claire de chaque composant et de sa quantité. Comparé aux modèles deCox à cohorte unique 7, le modèle pronostique construit à partir de l’apprentissage automatique 101 est également plus précis et scientifiquement solide, car il peut automatiquement apprendre les interactions complexes et non linéaires entre les variables à partir des données. Par exemple, l’impact d’une mutation génétique spécifique pourrait n’être significatif que chez des patients de certains âges et tailles de tumeurs. Les modèles d’apprentissage automatique tels que les forêts aléatoires et les réseaux de neurones peuvent capturer automatiquement ces interactions de haut ordre sans nécessiter une spécificationmanuelle 8. Les contraintes clés d’applicabilité de signalisation que le jeu de données utilisé pour l’analyse doivent inclure la grande majorité des gènes, le nombre de gènes n’étant pas trop faible, et le nombre de gènes utilisés pour construire des modèles pronostiques n’étant pas trop élevé, généralement maintenu autour de 20-30, étant optimal. La norme de contrôle qualité de l’ensemble de cellules individuelles doit être supérieure à 1000, le nombre d’UMI par cellule supérieur à 1000, et le nombre de gènes par cellule supérieur à5009.
Ici, une approche étape par étape est proposée pour l’identification de nouveaux biomarqueurs à partir de jeux de données transcriptomiques publics et monocellulaires, prenant le rôle de TRPM4 dans le BLCA comme exemple. De multiples méthodes de recherche sont employées et divers ensembles de données — incluant le Cancer Genome Atlas-Bladder Cancer (TCGA-BLCA), le monocellulaire GSE145281 et les ensembles de données BLCA GSE32894 et GSE31684 — afin d’améliorer la précision et l’applicabilité des biomarqueurs en oncologie sous plusieurs angles et de faire progresser l’étude du TRPM4 dans le BLCA. Le jeu de données TCGA-BLCA a été obtenu sur le site web Xena de l’Université de Californie à Santa Cruz (UCSC Xena). GSE32894 et GSE31684 ont été téléchargés depuis l’Omnibus d’expression génique (GEO), et les données unicellulaires GSE145281 proviennent du Tumor Immune Single-Cell Hub 2 (TISCH2). De plus, des données sur les sous-types moléculaires de BLCA et les réponses au traitement ont été extraites à partir de fichiers de feuilles de calcul complémentaires d’un article pertinent. Des analyses bioinformatiques, des analyses unicellulaires et de l’apprentissage automatique sont ensuite menées, établissant une méthodologie intégrée de recherche sur un seul gène.