Badanie zostało zatwierdzone przez Komitet Etyki Uniwersytetu Medycznego w Hainan (numer zatwierdzenia HMC1984.24) i przeprowadzono je zgodnie z Deklaracją Helsińską (w wersji zrewidowanej w 2013 roku).
Badani
Badanie przeprowadzone u 50 pacjentów z rakiem płuca, zdiagnozowanych w latach 2017–2024 w Sanya Central Hospital w prowincji Hainan, zostało wykonane zgodnie z wytycznymi klinicznymi Chińskiego Stowarzyszenia Medycznego dotyczącymi diagnostyki i leczenia raka płuca (wydanie z 2024 r.). W celu zapewnienia porównywalności między badaniami zastosowano stopniowanie CSCO (2024), zgodne z 8. wydaniem AJCC, co zostało zwalidowane w kohortach chińskich12; w celu zapewnienia spójności przeprowadzono dwie niezależne oceny onkologiczne. Proces wyboru pacjentów, dostępność tkanek, ocena jakości RNA oraz ostateczna liczba próbek włączonych do analizy qRT-PCR zostały podsumowane na Rysunku 1.
Dane badania
W niniejszym badaniu wykorzystano bioinformatykę do analizy poziomów ekspresji YTHDC2 w NSCLC oraz ich związku z cechami kliniczno-patologicznymi, co pozwoliło na uzyskanie wglądu w potencjalne mechanizmy. Analizy bioinformatyczne przeprowadzono wyłącznie z wykorzystaniem publicznie dostępnych danych z sekwencjonowania RNA z The Cancer Genome Atlas (TCGA), obejmujących gruczolakoraka płuca (LUAD), raka płaskonabłonkowego płuca (LUSC) oraz odpowiadające im próbki normalnej tkanki płucnej pobrane za pośrednictwem GDC Data Portal (https://portal.gdc.cancer.gov/). Pobranym zestaw danych towarzyszyły dane o ekspresji z sekwencjonowania RNA wraz z dostępnymi zmiennymi klinicznymi (identyfikator pacjenta, identyfikator próbki, wiek, płeć, stopień zaawansowania patologicznego, status przeżycia oraz całkowity czas przeżycia) dla kwalifikujących się przypadków TCGA-LUAD i TCGA-LUSC. Próbki pozbawione informacji o ekspresji genów lub przeżywalności zostały wykluczone z dalszych analiz przeżycia i analiz ROC. Zestaw danych wykorzystany w tym badaniu znajduje się w Pliku uzupełniającym 1. Do analiz bioinformatycznych nie wykorzystano materiału klinicznego pobranego w Sanya Central Hospital. Szczegółowe procedury analiz GEPIA, Kaplan–Meier Plotter oraz survivalROC przedstawiono w poniższej sekcji Analiza bioinformatyczna. Kompletny schemat analizy bioinformatycznej, obejmujący pozyskiwanie danych, przetwarzanie wstępne, analizę ekspresji genów, analizę przeżywalności oraz analizę ROC, podsumowano na Rysunku 2.
Kryteria włączenia i wyłączenia
Kryteria włączenia i wyłączenia pacjentów przedstawiono w Tabeli 1. Analiza mocy przeprowadzona za pomocą oprogramowania do analizy statystycznej wykazała, że co najmniej 26 przypadków w grupie zapewni 80% mocy do wykrycia umiarkowanej wielkości efektu (d = 0,8, α = 0,05, test obustronny). Choć pierwotnie planowano włączenie 50 par w grupie raka płuca, końcowa analiza qRT-PCR objęła 30 próbek guza i 19 próbek prawidłowej tkanki sąsiedniej po wykluczeniu próbek ze względu na jakość tkanki lub RNA. Redukcja liczby próbek odzwierciedla rzeczywiste ograniczenia kliniczne i podkreśla znaczenie integralności RNA oraz dostępności tkanki w badaniach translacyjnych. Przy n = 19 dla porównań minimalna wykrywalna wielkość efektu wynosi d = 1,0 (moc 80%, α = 0,05). Zatem badanie posiadało wystarczającą moc, aby wykryć duże, ale nie małe lub umiarkowane różnice w ekspresji YTHDC2.
Próbki tkanek i ilościowe PCR w czasie rzeczywistym (qRT-PCR)
Diagnozy patomorfologiczne zostały określone w sposób podwójnie ślepy przez dwóch różnych patomorfologów. Czystość guza została oceniona przez patomorfologów (>70% komórek złośliwych) i potwierdzona za pomocą metody ESTIMATE (TCGA). Sąsiadujące tkanki prawidłowe zostały poddane makrodissekcji w celu zminimalizowania zanieczyszczenia stromy. Typy histologiczne raka płuca obejmowały gruczolakoraka płuca oraz raka плоскоkomórkowego, w tym 26 przypadków gruczolakoraka płuca i 4 przypadki raka плоскоkomórkowego. Stadiowanie kliniczne 50 pacjentów z rakiem płuca przeprowadzono zgodnie z kryteriami stadiowania opisanymi w „Chinese Medical Association Clinical Guidelines for Lung Cancer (2024 Edition)”. Patologicznie potwierdzone preparaty NSCLC (n = 50) reprezentowały typowy rozkład kliniczny (patrz Tabela 2). Z 50 początkowo zakwalifikowanych pacjentów, 30 próbek tkanki nowotworowej i 19 dopasowanych próbek sąsiadującej tkanki prawidłowej spełniło kryteria jakości RNA. Ponieważ sparowana analiza statystyczna wymaga dopasowanych preparatów od tego samego pacjenta, porównanie ekspresji w guzie i sąsiadującej tkance prawidłowej wykonano z wykorzystaniem 19 dostępnych dopasowanych par. Te preparaty kliniczne zostały użyte wyłącznie do walidacji eksperymentalnej metodą qRT-PCR i analizowano je niezależnie od publicznych zbiorów danych TCGA wykorzystanych do analizy bioinformatycznej. Wybrane preparaty przetworzono natychmiast po potwierdzeniu patologicznym i obsługiwano w warunkach wolnych od RNaz przed ekstrakcją RNA. Podzbiór ten odzwierciedla przypadki, w których uzyskano zarówno odpowiednią ilość tkanki, jak i wysokiej jakości całkowite RNA (liczba integralności RNA, RIN >7.0). Stężenie i czystość całkowitego RNA zmierzono przed odwrotną transkrypcją, a do dalszych analiz włączono tylko próbki o odpowiedniej jakości RNA (RIN >7.0). Równe ilości całkowitego RNA poddano odwrotnej transkrypcji do komplementarnego DNA (cDNA) zgodnie z protokołem producenta przed ilościowym PCR. Proces ten zapewnił poprawność analizowanych danych ekspresji genów. Eksperymenty qRT-PCR przeprowadzono na termocyklerze PCR czasu rzeczywistego przy użyciu testu ilościowego PCR opartego na sondach. Wszystkie reakcje przeprowadzono w trzech powtórzeniach, wraz z kontrolami bez matrycy, aby zapewnić powtarzalność analityczną. Amplifikację PCR przeprowadzono w następujących warunkach cyklicznych: początkowy etap aktywacji enzymu/denaturacji w 95°C przez 10 min, a następnie 40 cykli denaturacji w 95°C przez 15 s i przyłączania/elongacji w 60°C przez 60 s. Sygnały fluorescencyjne rejestrowano na koniec każdego cyklu amplifikacji. Wszystkie odczynniki i materiały eksploatacyjne pozyskano od komercyjnych dostawców (patrz Tabela Materiałów). Sekwencje starterów i sond użytych w qRT-PCR znajdują się w Tabeli 3.
Analiza bioinformatyczna
Analiza ekspresji genu YTHDC2 w bazie danych GEPIA
Bazę danych GEPIA wykorzystano do analizy ekspresji YTHDC2 w NSCLC. Dostęp do serwera GEPIA (http://gepia.cancer-pku.cn/) uzyskano za pomocą przeglądarki internetowej. Wybrano moduł Expression DIY, wprowadzono symbol genu "YTHDC2", wybrano zbiory danych LUAD oraz LUSC, zachowano domyślne parametry normalizacji, a następnie bezpośrednio w interfejsie GEPIA wygenerowano wykresy pudełkowe ekspresji różnicowej. Istotność statystyczną określono jako p < 0.05.
Baza danych Kaplan-Meier plotter do analizy przeżywalności pacjentów z rakiem płuca
W badaniu przeanalizowano związek między ekspresją YTHDC2 a rokowaniem u pacjentów z rakiem płuca przy użyciu bazy danych Kaplan-Meier Plotter. Wybrano zbiór danych dotyczących raka płuca, wprowadzono symbol genu "YTHDC2", zastosowano opcję automatycznego wyboru najlepszego punktu odcięcia (cutoff), a następnie wygenerowano krzywe Kaplana-Meiera dla przeżycia całkowitego oraz przeżycia po progresji, korzystając z domyślnych ustawień analizy. Pacjentów automatycznie podzielono na grupy o wysokiej i niskiej ekspresji, stosując optymalny punkt odcięcia określony przez platformę Kaplan-Meier Plotter; wartości hazard ratio wraz z odpowiadającymi im 95% przedziałami ufności wygenerowano przy użyciu domyślnych ustawień platformy.
Uruchamianie pakietów R w oprogramowaniu R do wykreślania krzywych ROC
Dane z sekwencjonowania RNA oraz odpowiadające im metadane kliniczne dla kwalifikujących się przypadków TCGA-LUAD i TCGA-LUSC pobrano z portalu GDC Data Portal. Pobrane zestawy danych scalono według identyfikatora pacjenta i zaimportowano do programu R w celu przeprowadzenia dalszych analiz. Pakiet survivalROC wykorzystano do wygenerowania zależnych od czasu krzywych ROC dla punktów czasowych prognozy wynoszących 1, 3 i 5 lat, a odpowiadające im wartości powierzchni pod krzywą (AUC) obliczono w celu oceny wydajności prognostycznej ekspresji YTHDC2. W analizie ROC przeżycia uwzględniono wyłącznie pacjentów TCGA-LUAD i TCGA-LUSC, dla których dostępne były dane o ekspresji RNA-seq oraz informacje o przeżyciu. Lokalna kohorta kliniczna nie została wykorzystana do prognozowania przeżycia ze względu na brak danych z długoterminowej obserwacji.
Ekspresja YTHDC2 w tkankach za pomocą qRT-PCR
W celu analizy poziomów ekspresji genów przeprowadzono qRT-PCR. Do każdej reakcji dodano równe objętości cDNA, zgodnie z zalecanymi przez producenta warunkami reakcji. Amplifikację przeprowadzono za pomocą ilościowego testu PCR opartego na sondach, a dane fluorescencji zbierano automatycznie po każdym cyklu amplifikacji. W skrócie proces ekstrakcji RNA obejmował kilka etapów, w tym przygotowanie próbek, deparafinizację, usunięcie pozostałych cieczy, trawienie proteinazą K, inkubację, wirowanie, traktowanie DNazą, dodanie DNazy I oraz wytrącanie etanolem. Następnie próbkę związano z kolumną do oczyszczania RNA opartą na krzemionce i odwirowano przy 8,000 × g przez 30 s. Kolumnę przemyto buforem do przemywania 1, buforem do przemywania 2 oraz buforem do przemywania 2 rozcieńczonym etanolem, a następnie osuszono przy 13,000 × g przez 2 min. RNA eluwano poprzez dodanie 70 µL wody wolnej od RNaz do centrum membrany kolumny, a następnie odwirowano przy 13,000 × g przez 1 min. Każda para starterów wykazała pojedynczy produkt amplifikacji, co potwierdzono analizą krzywych topnienia przed obliczeniem względnej ekspresji genów. Wydajność starterów (90–110%) zwalidowano za pomocą krzywych standardowych przed analizą próbek. Analizy krzywych topnienia potwierdziły obecność pojedynczych amplikonów oraz brak dimerów starterów. Względną ekspresję YTHDC2 obliczono metodą 2-ΔCt, w której wartości Ct znormalizowano względem endogennego genu referencyjnego GAPDH. Ponieważ wartości ekspresji przedstawiono jako znormalizowane poziomy ekspresji, a nie jako krotność zmiany względem próbki kalibratora, wyniki podano jako wartości 2−ΔCt. GAPDH wybrano jako gen housekeepingowy, ponieważ jego ekspresja wykazywała minimalną zmienność (CV < 5%) w porównaniu z testowanymi alternatywami (ACTB, CV = 12%; 18S rRNA, CV = 18%), co jest zgodne z kryteriami wyboru genów referencyjnych w badaniach m6A.
Analiza statystyczna
Analizy statystyczne, w tym tworzenie grafik i wykresów, wykonano przy użyciu oprogramowania statystycznego. Do analizy danych ilościowych i kategorycznych dotyczących ekspresji genu YTHDC2 u pacjentów z NSCLC wykorzystano oprogramowanie R do analiz bioinformatycznych i generowania krzywych ROC. Krzywe ROC oraz AUC posłużyły do oceny wydajności diagnostycznej ekspresji YTHDC2 w przewidywaniu przeżywalności. W przypadku analiz opartych na regresji podano szacunki efektu (ilorazy szans) wraz z odpowiadającymi im 95% przedziałami ufności, tam gdzie było to właściwe. Testy Wilcoxona dla par wykorzystano do porównania ekspresji YTHDC2 pomiędzy parami próbek guza i sąsiadującej tkanki prawidłowej, natomiast analizę korelacji Pearsona zastosowano do oceny związku między ekspresją YTHDC2 a cechami kliniczno-patologicznymi. Podano współczynniki korelacji (r) oraz odpowiadające im wartości p. Ponieważ dane qRT-PCR składały się z par próbek guza i sąsiadującej tkanki prawidłowej od tych samych pacjentów, a dane o ekspresji genów nie miały rozkładu normalnego, do porównania poziomów ekspresji YTHDC2 między parami tkanek zastosowano test Wilcoxona dla par. Test ten nie zakłada normalności danych i jest powszechnie stosowany w przypadku skośnych danych biologicznych. Wszystkie testy statystyczne były dwustronne, a wartość p <0,05 uznano za istotną statystycznie. Przed analizą sprawdzono normalność rozkładu zmiennych ciągłych. Zmienne ciągłe przedstawiono jako średnia ± odchylenie standardowe lub mediana (rozstęp międzykwartylowy), w zależności od potrzeby.