מחקר זה השתמש רק במאגרי נתונים זמינים לציבור ולא כללו ניסויים ישירים בבני אדם או בעלי חיים; לכן, לא נדרשו אישור נוסף של ועדת אתיקה והסכמה מדעת.
הורדה ועיבוד נתונים
נתוני ריצוף RNA ומידע קליני מקביל לקרצינומה של תאי קשקשי ריאה (LUSC) התקבלו ממאגר אטלס הגנום של הסרטן (TCGA) דרך פורטל הנתונים Genomic Data Commons במסגרת פרויקט TCGA-LUSC. מטריצת הביטוי TCGA-LUSC ששימשה במחקר זה התבססה על ערכי FPKM. ערכי ביטוי הגנים שונו ונרמלו לפני ניתוחים בהמשך. המשתנים הקליניים כללו גיל, מין, שלב הגידול, שלב פתולוגי של TNM, דרגה, זמן הישרדות ומצב הישרדות כאשר זמין. בסך הכול נאספו תחילה 489 מקרים של TCGA-LUSC, ו-381 מטופלים עם פרופילי ביטוי מלאים ומידע הישרדות כולל נכללו בבניית מודל פרוגנוסטי והערכה פנימית.
מערכי נתונים לאימות עצמאיים הורדו ממסד הנתונים Gene Expression Omnibus (GEO) ב-3 בינואר 2026. GSE30219 התבסס על פלטפורמת GPL570 וכלל 307 מטופלי LUSC עם ביטוי זמין ומידע הישרדות כללי. GSE37745 התבססה גם על פלטפורמת GPL570 וכללה 196 חולי LUSC עם מידע ביטוי והישרדות כולל זמין. GSE57148 התבסס על פלטפורמת GPL11154 וכלל 91 רקמות ריאה תקינות ו-98 רקמות ריאה מחולים עם מחלת ריאות חסימתית כרונית (COPD), בסך הכל 189 דגימות. GSE57148 שימש לזיהוי גנים המובעים באופן שונה הקשורים ל-COPD, בעוד GSE30219 ו-GSE37745 שימשו כקבוצות אימות חיצוניות עצמאיות.
עבור מערכי נתונים GEO, בוצעה אנווטציה של פרוב באמצעות חבילת R המתאימה וקבצי סימון פלטפורמה. מזהי הגשוש הוסבו לסמלים גנים רשמיים. כאשר מספר גשושים מופו לאותו גן, הגלאי עם ערך הביטוי הממוצע הגבוה ביותר נשמר כדי לייצג את הגן. לא זוהו גנים חסרים של מודל במאגרי הנתונים של האימות לאחר התאמת גנים-סמלים. TCGA-LUSC, GSE30219 ו-GSE37745 נותחו כקבוצות LUSC כלליות משום שמצב תחלואה נלווית ברמת המטופל לא אושר בהערות ששימשו לניתוח זה.
מכיוון שמאגרי TCGA ו-GEO נוצרו באמצעות פלטפורמות ביטוי שונות, נירמול חוצה פלטפורמות ותיקון אפקט אצווה בוצעו באמצעות שיטות קדם-עיבוד סטנדרטיות מבוססות R לפני יישום המודל. מודל הסיכון אומן במחזור TCGA-LUSC ולאחר מכן הוערך באופן עצמאי בכל קבוצה חיצונית של GEO במקום על ידי מיזוג ישיר של כל הקוהורטים. ניתוח ביטוי דיפרנציאלי בוצע באמצעות חבילת לימה R. גנים שביטאו באופן שונה הקשורים ל-COPD ב-GSE57148 נבדקו באמצעות |log2FC| > 0.263 ו-P < 0.05. סף log2FC זה תואם לשינוי של כ-1.2 פעמים ושימש כקריטריון סקר חקרני לשימור גנים הקשורים ל-PANoptosis פוטנציאליים רלוונטיים. בסך הכול נאספו 277 גנים הקשורים ל-PANoptosis מתוך מחקרים שפורסמו בעבר בנושא אפופטוזיס, פירופטוזיס, נקרופטוזיס ו-PANoptosis, ומופיעים בטבלה משלימה 1.
ניתוח העשרה פונקציונלית של גנים
כדי להבהיר את ההשלכות הפונקציונליות של גני PANoptosis הקשורים ל-COPD שנבחרו ל-COPD, בוצעו ניתוחי העשרה של Gene Ontology (GO) ו-Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) באמצעות חבילת clusterProfiler R והארגון. Hs.eg.db חבילת הערות. הוערכו קטגוריות תהליכים ביולוגיים, רכיב תאי ותפקוד מולקולרי. בוצע ניתוח העשרת מסלולי KEGG לזיהוי מסלולי איתות הקשורים לגנים הנבחרים. ערכי P הותאמו לבדיקות מרובות באמצעות שיטת שיעור גילוי השגוי Benjamini-Hochberg כאשר הדבר רלוונטי. מונחי העשרה עם P < 0.05 נחשבו מובהקים סטטיסטית בניתוח חקרני זה. גרפים של העשרה נוצרו באמצעות ggplot2.
ניתוח אשכולות לא מפוקח של דפוסי ביטוי גנים הקשורים ל-PANoptosis
כדי לחקור הטרוגניות מולקולרית הקשורה לביטוי גנים הקשור ל-PANoptosis ב-LUSC, בוצעה קיבוץ קונצנזוס באמצעות חבילת ConsensusClusterPlus R. דגימות LUSC אוחסנו לפי פרופילי הביטוי של גני PANoptosis הקשורים להישרדות. האשכולות היררכיים יושמו עם מרחק קורלציה של פירסון. מספר האשכולות המקסימלי נקבע לשישה, ובוצעו 1,000 איטרציות דגימה מחדש להערכת עמידות האשכולות. מספר האשכול האופטימלי נקבע על ידי הערכת מטריצת הקונצנזוס, עקומת פונקציית ההתפלגות המצטברת, גרף שטח הדלתא, ויכולת הפרשנות הביולוגית של הקבוצות המתקבלות. בהתבסס על קריטריונים אלו, נבחר k = 2 לניתוח במורד הזרם. הבדלי ההישרדות בין שתי הקבוצות המולקולריות הוערכו באמצעות ניתוח קפלן-מאייר ומבחן הלוגריתם-ראנק.
ניתוח הבדלים בין מיקרו-סביבה חיסונית בין תת-סוגים
כדי להשוות תכונות מיקרו-סביבה חיסונית בין תת-סוגים מולקולריים, הוערך חדירת תאי החיסון באמצעות אלגוריתם הדקונבולוציה CIBERSORT עם מטריצת חתימת לויקוציטים LM22. הניתוח בוצע ב-R באמצעות חבילות e1071 ו-preprocessCore. ערכי פרמוטציה של CIBERSORT P נרשמו להערכת אמינות הערכות הדקונבולוציה. מכיוון שמחקר זה היה חקרני ומבוסס על נתונים טרנסקריפטומיים רטרוספקטיביים, ההבדלים בין תאי החיסון פורשו כדפוסי חדירה חישובית ולא כמדידות תאיות ישירות.
אלגוריתם ESTIMATE שימש לחישוב ציון סטרומל, ציון חיסון, ציון ESTIMATE וטוהר הגידול עבור כל דגימת גידול. GSVA יושם להערכת ציוני העשרה ברמת המסלול בהתבסס על מערכי גנים נבחרים. הבדלים קבוצתיים בחלקי תאי חיסון, גני נקודות ביקורת חיסוניות, גנים ממשפחת HLA וציוני ESTIMATE הוערכו באמצעות מבחנים לא פרמטריים. בהשוואות מרובות הקשורות למערכת החיסון, תיקון בנג'מיני-הוכברג יושם במידת הצורך; ניתוחים שדווחו באמצעות ערכי P נומינליים פורשו כחוקרים. ניתוח מתאם דירוג ספירמן שימש להערכת קשרים בין ביטוי גנים לסמנים הקשורים לחיסון, כאשר דווחו גם מקדמי קורלציה וגם ערכי P כאשר הדבר רלוונטי. הבדלים בתמלול HLA פורשו כשינויים בתמלול הקשורים להצגת אנטיגן ולא כראיות פונקציונליות ישירות לשיפור ביכולת הצגת האנטיגן.
קביעת חתימה פרוגונוסטית הקשורה לגנים הקשורים ל-PANoptosis
קבוצת TCGA-LUSC עם פרופילי ביטוי מלאים ומידע הישרדות כולל שימשה לבניית מודל פרוגנוסטי. מתוך 489 מקרים של TCGA-LUSC שנאספו בתחילה, נכללו בניתוח הפרוגנוסטי 381 מטופלים עם נתוני הישרדות מלאים. מטופלים אלו חולקו באקראי לקוהורט אימון וקוהורט בדיקות פנימי ביחס של 7:3. אקראיות שכבתית בוצעה בהתאם למצב ההישרדות כדי לשמור על התפלגות דומה של אירועי הישרדות בין קבוצות האימון והבדיקה.
בקבוצת ההכשרה, השתמשו לראשונה ברגרסיית הסיכונים הפרופורציונלית של Cox חד-משתנית להערכת הקשר בין כל גן מועמד הקשור ל-PANoptosis לבין ההישרדות הכוללת. גנים עם P < 0.05 נחשבו לגנים פרוגנוסטיים מועמדים ולאחר מכן הוכנסו לרגרסיית LASSO Cox באמצעות חבילת glmnet R. אימות צולב פי עשרה נעשה כדי לבחור את פרמטר העונש האופטימלי ולהפחתת התאמת יתר. בהתבסס על מקדמי רגרסיית LASSO Cox וערכי ביטוי גנים מנורמלים מתאימים, חושב ציון סיכון מותאם אישית לכל מטופל באמצעות הנוסחה:
ציון סיכון = Σ(coefi × Xi)
כאשר coefi מייצג את מקדם הרגרסיה של כל גן שנבחר ו-Xi מייצג את ערך הביטוי המנורמל של הגן המתאים. המודל הפרוגנוסטי הסופי כלל 12 גנים: GSDMD, IL18, NFKBIA, PIK3CA, IL1B, BIRC3, MCL1, PSMB10, LMNA, CFLAR, IL1R1 ו-AKT3. משוואת ציון הסיכון המלאה המבוססת על מקדם מוצגת בטבלה משלימה 2.
ציון הסיכון החציוני בקבוצת ההכשרה שימש כנקודת חיתוך לסיווג מטופלים לקבוצות סיכון גבוה ונמוך בסיכון. אותה נוסחת ציון סיכון יושמה על קבוצת הבדיקות הפנימית ועל קבוצות האימות החיצוניות GSE30219 ו-GSE37745. ניתוח הישרדות קפלן-מאייר, בדיקות דירוג לוגריתם, וניתוח עקומת תכונות תפעול תלויה זמן של מקלט שימשו להערכת ביצועי המודל. מכיוון שמאגרי האימות נוצרו באמצעות פלטפורמות מיקרו-אריי ולא כללו תופעות נלוות מאומתות של COPD, אימות חיצוני פורש כהערכה רטרוספקטיבית בקבוצות LUSC עצמאיות ולא כאימות אצל מטופלי COPD LUSC מאומתים קלינית.
ניתוח חיזוי רגישות לתרופות
הרגישות לתרופות הוערכה באמצעות חבילת pRRophetic R, המנבאת תגובת תרופה מפרופילי ביטוי גנים של גידול בהתבסס על נתוני ייחוס פרמקוגנומיים ממאגר Genomics of Drug Sensitivity in Cancer. ערכי ריכוז מעכבים חצי-מקסימלי (IC50) חזויים עבור כל דגימה של מטופל. מטריצות הביטוי עובדו בהתאם לדרישות הקלט pRRophetic, ותיקון אפקט אצווה בוצע באמצעות זרימת העבודה הסטנדרטית התואמת pRRophetic. ערכי IC50 החזויים דווחו בסולם הפלט pRRophetic.
שמונה תרופות מועמדים, כולל סורפניב, גפיטיניב, בלומיצין, בוסוטיניב, אטופוזיד, לנלידומיד, קמפטוטצין ומתוטרקסט, הוערכו כפאנל חקר לרגישות לתרופות. הבדלים בערכי IC50 החזויים בין קבוצות סיכון גבוה ונמוך הושוו באמצעות מבחן סכום דירוג וילקוקסון. תוצאות אלו פורשו כהערכות חישוביות לרגישות תרופות ולא כתגובה קלינית לכימותרפיה או עמידות מאושרת ניסיונית.
ניתוח סטטיסטי
כל הניתוחים הסטטיסטיים בוצעו באמצעות תוכנת R. משתנים רציפים בין שתי קבוצות הושוו באמצעות מבחן סכום הדירוג של וילקוקסון, בעוד שהשוואות בין יותר משתי קבוצות בוצעו באמצעות מבחן קרוסקל-ווליס כאשר היה מתאים. הישרדות כוללת הוגדרה כנקודת הסיום העיקרית להישרדות. נוצרו עקומות הישרדות של קפלן-מאייר להשוואת הבדלים בהישרדות בין קבוצות, והמובהקות הסטטיסטית הוערכה באמצעות מבחן ה-log-rank. חד-משתני ורב-משתני
ניתוחי רגרסיה סיכונים פרופורציונליים של Cox שימשו להערכת קשרים פרוגנוסטיים בין משתנים קליניים, קבוצת סיכון והישרדות כללית. משתנים בעלי רלוונטיות קלינית או מובהקות סטטיסטית בניתוח קוקס חד-משתני נלקחו בחשבון עבור רגרסיה רב-משתנית של קוקס. הנחת הסיכונים הפרופורציונליים הוערכה באמצעות שאריות שונפלד. משתנים קליניים חסרים טופלו באמצעות ניתוח מקרה מלא לרגרסיית Cox ובניית נומוגרמה. הוערכה הקולינאריות בין משתנים קליניים לפני המידול הרב-משתני.
עקומות ROC התלויות זמן שימשו להערכת הביצועים החיזויים של מודל הסיכון להישרדות כוללת של 1, 3 ו-5 שנים. נומוגרמה נבנתה באמצעות משתנים שנשמרו במודל הרב-משתני או משתנים עם זמינות קלינית מספקת. גרפים של כיול שימשו להשוואת הסתברויות הישרדות חזויות ונצפויות. ניתוח עקומת ההחלטה בוצע כהערכה חקרנית של תועלת נטו פוטנציאלית על פני הסתברויות סף נבחרות.
ניתוח קורלציה בדירוג ספירמן שימש להערכת קשרים בין ביטוי גנים לתכונות הקשורות לחיסון. דווחו מקדמי קורלציה וערכי P כאשר היה רלוונטי. בהשוואות מרובות, יושם תיקון שיעור גילוי שגוי של בנג'מיני-הוכברג במידת הצורך. ניתוחים שדווחו באמצעות ערכי P נומינליים נחשבו לחוקרים. ערך P דו-צדדי < 0.05 נחשב מובהק סטטיסטית.