$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Deze studie maakte gebruik van publiek toegankelijke, gedeidentificeerde klinische en transcriptomische gegevens uit The Cancer Genome Atlas en de Gene Expression Omnibus. Alle bijdragende studies hadden voorafgaande goedkeuring van de institutionele beoordelingscommissie en geïnformeerde toestemming. Omdat alleen secundaire analyse van geanonimiseerde gegevens werd uitgevoerd, was geen aanvullende ethische goedkeuring vereist. De gebruikte databases en software staan vermeld in de Materiaaloverzicht.
1. Data downloaden
Het onderzoek maakte gebruik van de EC (TCGA-Uterine Corpus Endometrial Carcinoma (TCGA-UCEC)) dataset10, die bestaat uit 589 monsters, waaronder 554 tumorweefselmonsters van UCEC-patiënten (UCEC-groep) en sequencinggegevens van 35 aangrenzende normale weefsels (normale groep). De UCSC Xena-database werd gebruikt om de bijbehorende klinische gegevens11 terug te halen, exclusief degenen die geen volledige klinische informatie hadden. Uiteindelijk waren er 577 monsters met klinische gegevens beschikbaar voor analyse. Gedetailleerde basisinformatie is te vinden in Tabel 1.
Extra datasets gerelateerd aan EC, GSE115810 en GSE6367812 werden gedownload met behulp van het GEOquery-pakket13. De GSE115810 dataset en GSE63678 werden samengevoegd om de Gecombineerde Datasets te creëren voor verdere analyse (Tabel 2).
NAD+ metabolisme-gerelateerde genen (NMRG's) zijn gesitueerd na GeneCardsrecord14 en relevante literatuur15. Door "Niacinamide metabolisme" als zoekterm in GeneCards te gebruiken, identificeerden 345 NMRG's met relevantiescores boven de 4. Door duplicaten te combineren en te verwijderen uit de 42 NMRG's die in de literatuur werden gevonden, kwamen er in totaal 371 NMRG's op (Aanvullende Tabel 1). Klinische gegevens werden verkregen as.tsv fenotypische bestanden; gegevens werden gedownload in HTSeq-FPKM-formaat. Uitgesloten steekproeven misten meer dan 20% van hun klinische gegevens. FPKM werd log 2-getransformeerd en omgezet naar TPM (transcripts per million). Probe-ID's werden gekoppeld aan gensymbolen voor GEO-datasets, en dubbele probes werden gemiddeld berekend.
2. Differentieel tot expressie gebrachte genen van het nicotinamidemetabolisme
Het onderzoek begon met het toepassen van de R-setsva16 om setbezittingen na de GSE115810 en GSE63678 datasets te elimineren, wat resulteerde in een wederzijdse dataset met 31 EC (UCEC) en 8 aangrenzende normale monsters. Vervolgens gebruikt de limmaset17 om een discrepantie-genexpressieonderzoek uit te voeren op de TCGA-UCEC dataset.
De kruising van DEG's uit de TCGA-UCEC-analyse met 337 NMRG's om DEG's te identificeren die verband houden met nicotinamidemetabolisme. Dit leverde een lijst op van Niacinamide-metabolisme-gerelateerde differentieel expressieve genen (NMRDEG's), die werden afgebeeld in een Venn-illustratie. De uitkomsten van het discrepantie-uiterlijkonderzoek werden geïllustreerd door het ggplot2 R-pakket18, terwijl een heatmap van de NMRDEG's werd gegenereerd met behulp van de pheatmap-set19. Inter-datasetvariantie wordt geëlimineerd door batchcorrectie met ComBat (empirische Bayes). Het limma empirische Bayes-lineaire modelkader werd toegepast in DEG-analyse. Expliciet toegepaste differentiële expressiedrempels:
|log2FC| ≥ 1
FDR minder dan 0,05.
De NMRG-lijst kruiste alleen met DEG's die aan beide eisen voldeden. Plots van vulkanen en heatmaps gemaakt met ggplot2 en pheatmap.
3. NMRDEG-functie (GO), pathway (KEGG) verbeteringsonderzoek
GO20 en KEGG21verbeteringsonderzoeken werden voltooid door de clusterProfiler set22. Voor beide analyses werden significantiedrempels herkend bij p. adjusteren< 0,05 en FDR (q-waarde) < 0,25. Onderzoek integreerde ook logFC-waarden in de verrijkingsanalyse, waarbij de resultaten werden weergegeven in cirkelvormige en koorddiagrammen. Drempels voor verrijkingssignificantie: p-waarde aangepast < 0,05 FDR < 0,25 (q-waarde). Cluster Profiler werd gebruikt voor GO- en KEGG-studies. Genrichting wordt weergegeven met behulp van koord- en cirkelplotten die log 2-voudige veranderingsgegevens bevatten.
4. Genensetverrijkingsanalyse (GSEA)
Het type erfelijke factorsets dat het meest bijdroeg aan het fenotype kan worden vastgesteld met behulp van GSEA23. Voor deze analyse werd de TCGA-UCEC dataset gerangschikt op basis van logFC-waarden en werd er een verbeteringsonderzoek uitgevoerd met behulp van het clusterProfiler-pakket . Belangrijke beperkingen omvatten een zaadwaarde van 2022 en 10.000 permutaties. De MSigDB-genset "c2.all.v2022.1.Hs.symbols.gmt" werd24 keer gebruikt. De meest verrijkte routes, waaronder door Manalo-hypoxie geïnduceerde genen, oxidatieve stress veroorzaakte senescence, glycolyse en apoptose-paden, werden gevisualiseerd met behulp van een bergplot. Voor GSEA werden genen geordend op log2-voudige verandering. 10.000 permutaties werden gebruikt in de analyse. c2.all.v2022.1.Hs.symbols.gmt is de MSigDB-collectie die werd gebruikt. Voor reproduceerbaarheid werd een vaste willekeurige seed (2022) gebruikt. Significante routes waren die met p < 0,05 en q < 0,25.
5. Cox-modelconstructie en gerelateerde prognoseonderzoek
Om de voorspellende waarde van nicotinamide-metabolisme-gekoppelde differentieel expressieve genen (NMRDEG's) bij endometriumcarcinoom (UCEC) te bepalen, gebruikten onderzoekers univariate Cox-regressieanalyse om eerst erfelijke factoren van de kandidaat te classificeren; die met een risicoverhouding (HR) > 1 en p-waarde < 0,1 werden als geschikt beschouwd voor het multivariate Cox-relatieve risico-raamwerk.
Criteria voor univariate Cox-selectie: p < 0,10 en HR > 1.Log 2-TPM-genormaliseerde expressiewaarden werden gebruikt in het multivariate Cox-model. Een lineaire combinatie van Cox-coëfficiënten × genexpressie wordt gebruikt om de risicoscore te bepalen.1-, 3- en 5-jaar OS-kansen werden gebruikt bij de kalibratie van nomogrammen.1-, 3- en 5-jaar OC-waarden werden toegepast in tijdsafhankelijke ROC. De surv_cutpoint max-statistiekbenadering werd gebruikt om overlevingsgrenswaarden te vinden. Zowel KM- als ROC-analyses gebruikten dezelfde drempels.
Een nomograaf werd geconstrueerd uit het multivariate Cox-model om de nauwkeurigheid of voorspellende capaciteit te beoordelen en om de kans op een totale bestaan van 1, 3 en 5 jaar te berekenen. Standaardisatiebogen worden gebruikt om de stabiliteit tussen verwachte prospects en reële gevolgen te beoordelen, en Decision Curve Analysis (DCA) werd gebruikt om de medische nut van structuur25 te meten.
mRNA-expressieniveaus werden bepaald als genormaliseerde log₂-getransformeerde records per miljoen (TPM) waarden met behulp van het DESeq2-pakket. TPM's hielden rekening met sequencingcomplexiteit en genmeting om robuuste en onbevooroordeelde schattingen van expressieniveaus tussen monsters te bieden.
Met behulp van de coëfficiënten van het multivariate Cox-model werd de prognostische hazardbeoordeling van elke patiënt als volgt bepaald:
riskScore = Σi Coëfficiënt (geni) *mRNA Expressie (geni) (1)
Kaplan-Meier (KM) bestaansbogen werden voorbereid om de algemene duurzaamheid van hoge en laag-hazard clusters te beoordelen die zijn gecreëerd op bepaalde gevarenbeoordelingen. Tijdafhankelijke receiver operating character (ROC) bogen werden geproduceerd bij het evalueren van de routine van systemen op 1-, 3- en 5-jaarsperiodes26,27.
Om genexpressie te categoriseren op basis van collecties met hoge en lage expressie voor survivalstratificatie, wordt gebruik gemaakt van de surv_cut puntrol na het survminer R-pakket. Deze functie bepaalt de grootste cut-off waarde door de gestandaardiseerde log-rangstatistiek te maximaliseren, wat een onbevooroordeeld, statistisch optimaal cut-off punt geeft.
De verkregen cut-offwaarden voor elk prognostisch gen worden in de ROC-curves aangegeven als stippellijnen. Onderzoek paste dezelfde drempels toe voor alle overlevings- en ROC-analyses.
TCGA RNA-seq werd gedownload in HTSeq-FPKM-formaat; klinische gegevens werden geïmporteerd als TSV-fenotypebestanden; FPKM werd omgezet naar TPM en log₂-getransformeerd; GEO-datasets werden gekoppeld van probe-ID's naar gensymbolen met behulp van platformannotaties; Dubbele probes werden gemiddeld voor één genwaarde; Steekproeven met meer dan 20% ontbrekende klinische informatie werden uitgesloten; ComBat (empirische Bayes) werd gebruikt voor batchcorrectie voor GSE-datasets; PCA en boxplots werden gebruikt om te verifiëren dat de batchcorrectie succesvol was. TPM-normalisatie met behulp van standaard expressietransformatietechnieken; batchcorrectie met ComBat waarbij de oorsprong van de dataset als batchvariabele wordt gebruikt; differentiële expressie berekend met behulp van limma lineaire modellering (tumor versus normale ontwerpmatrix); gerangschikte genlijsten gegenereerd uit log₂ fold-veranderingen voor GSEA-input; en univariate en multivariate Cox-regressies uitgevoerd met behulp van overlevingsanalysetools
6. Genensetvariatieanalyse (GSVA)
GSVA28 werd gebruikt om de verbetering tussen de clusters te meten. In de TCGA-UCEC dataset werden 50 kenmerkende paden verrijkt, waarvan 41 belangrijke veranderingen tussen de binaire assemblies vertoonden. GSVA werd gebruikt met kenmerkende gensets om pathwayactiviteit per monster te verkrijgen; STRING-eiwitinteractiegegevens werden geïmporteerd in Cytoscape; het MCC-algoritme werd gebruikt om hubgenen te identificeren; risicoscores werden berekend als de som van genexpressiewaarden vermenigvuldigd met hun Cox-coëfficiënten; tijdafhankelijke ROC-curves werden gegenereerd met behulp van survival-time ROC-routines. Voor elke steekproef berekende GSVA de verrijkingsscores op pathwayniveau. De Wilcoxon rangsomtest wordt gebruikt om verschillen in de activiteit van kenmerkende paden te beoordelen. Van de vijftig signatuurpaden waren eenenveertig significant verschillend (aangepast p < 0,05).
7. Eiwit-eiwitinteractie (PPI) systeem
Er is een PPI-systeem met de belangrijke genen (AURKA, CDKN3, FOXM1, CDKN2A, TK1 en CDK1) gecreëerd met behulp van het STRING-bestand29 en een communicatiewaardedrempel van 0,70, wat wijst op een hoge betrouwbaarheid. Dit netwerk is gecreëerd met behulp van Cytoscape30, waarbij interacties worden benadrukt die mogelijk een cruciale rol spelen in de pathogenese van UCEC. De Maximal Clique Centrality (MCC) methode31 was nuttig om de erfelijke factor die werd gecreëerd op hun interactiescores binnen het internet te rangschikken. De bovenste 10 eiwitsequentie met de hoogste interfacescores werd erkend, waaronder CDK2, CDK4, CCNA2, CCNB1, CCNE1, CDK1, TP53 en FOXM1. Deze genen werden verder geanalyseerd op hun betrokkenheid bij kritieke biologische processen. Het GeneMANIA-platform32 werd ook gebruikt om aanvullende eiwitinteracties te voorspellen en een bredere context te bieden voor de rollen van de sleutelgenen in de UCEC-progressie. Drempel voor STRING-betrouwbaarheidsscore: >0,70 (hoog vertrouwen). Cytoscape toont het netwerk. De Maximal Clique Centrality (MCC) techniek wordt gebruikt om hubgenen te rangschikken. De MCC-ranglijst werd gebruikt om de meest interacterende genen te identificeren (CDK2, CCNA2, TP53, enz.). Aanvullende interactievoorspellingen worden gedaan met behulp van GeneMANIA.
8. Technologieroadmap
De algemene workflow en methoden die in deze studie worden gebruikt, worden samengevat in de technologieroadmap die in Figuur 1 wordt weergegeven. Deze roadmap beschrijft de stappen van dataset-acquisitie en differentiële expressie-analyse tot het opstellen van prognostische modellen en verrijkingsanalyses.
9. Statistische analyse
Gegevensverwerking en statistische schattingen werden uitgevoerd met het R-programma (v4.3.0). De Mann-Whitney U-test of Independent Student's t-test werd gebruikt voor tweegroepsvergelijkingen; de Kruskal-Wallis-test is toegepast voor drie of meer assemblages. De beschrijvende gegevens werden beoordeeld met chi-kwadraat of de exacte test van Fisher. Verder werden Spearman-correlatie- en Kaplan-Meier-overlevingsanalyses uitgevoerd; p < 0,05 werd als significant beschouwd.
Statistische tests toepassen volgens de verdeling van de gegevens: Normale gegevens met behulp van de t-test van de leerling. Mann-Whitney U test op gegevens die niet normaal zijn. Kruskal-Wallis testen voor meer dan drie groepen. Fisher's exacte en chi-kwadraat voor categorische gegevens. Statistische significantie wordt gedefinieerd als p < 0,05.
De betrouwbaarheid van gegevens wordt gehandhaafd door de pretreatment-checkpoints, waar boxplots consistente expressievariantie over monsters moeten laten zien, en PCA-plots de afwezigheid van batch-specifieke clusters moeten aantonen na ComBat-aanpassing. Heatmaps die tumor-normale groepering tonen en vulkaangrafieken die duidelijk gen-up/down-regulatie illustreren, zijn noodzakelijk voor DEG-validatie. Voor het projectiemodel van Cox moeten kalibratiegrafieken overeenkomen met voorspelde en werkelijke overleving, ROC-AUC-waarden groter dan 0,65 en moeten KM-bogen een aanzienlijk overlevingsverschil laten zien. Verschillende routeactiviteiten tussen risicogroepen moeten worden aangetoond door GSVA-analyse, in lijn met gevestigde mechanismen zoals expansie- of celcyclusroutes. Om netwerkveerkracht te verifiëren, moeten sterk gekoppelde knooppunten in het PPI-netwerk centraal verschijnen, en moeten hubgenen die door MCC worden bepaald overeenkomen met fysiologisch significante regulatoren.