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Como todos sabemos, o câncer de bexiga (BLCA) é um dos tumores malignos mais agressivos e metastáticos do mundo, e ainda existem problemas com os biomarcadores atuais para câncer de bexiga, como imprecisão e assimpor diante. Para identificar o prognóstico dos pacientes com BLCA e prever os desfechos deles, a busca por biomarcadores para câncer de bexiga e o estabelecimento de modelos prognósticos são de grande importância. Embora as pessoas tenham desenvolvido alguns métodos de pesquisa para biomarcadores, a maioria desses métodos atualmente está limitada à transcriptômica, o que inevitavelmente leva à heterogeneidade nasamostras 2. Além disso, estudar apenas dados de transcriptômica frequentemente falha em investigar os papéis desempenhados por diferentes subpopulações celulares, assim como as funções dos genes em diferentes vias no nível de célula única, o que torna pesquisas anteriores menos precisas eeficazes 3. Considerando que a análise de célula única pode ser desafiadora para iniciantes, uma plataforma online foi lançada para análise de célula única para ajudá-los a aprender as habilidadesrapidamente 4. Por último, mesmo que um único gene seja encontrado como biomarcador adequado por meio de análise de transcriptoma e análise de célula única, não há garantia de que o biomarcador será aplicável a todas as coortes, portanto é necessário construir modelos prognósticos associados ao biomarcador para tornar as conclusões mais universalmenteaplicáveis 5. O algoritmo de aprendizado de máquina 101 refere-se à construção de modelos de prognóstico 101 usando uma combinação de 10 algoritmos diferentes de aprendizado de máquina, com o objetivo de identificar o modelo de prognóstico ideal. A inclusão de algoritmos como random forest, XGBoost e SVM, que são mais capazes de lidar com dados complexos e apresentam maior estabilidade, resultou em um algoritmo combinado demonstrando estabilidade notável. Para tornar esse modelo prognóstico mais preciso e relevante para o biomarcador, uma análise de correlação é realizada entre todos os genes e o biomarcador, depois seleciona cerca de 20-30 genes com base nos requisitos e, em seguida, utiliza um algoritmo de aprendizado de máquina 101 para construir o modelo prognóstico, seguida por uma série de análises para finalizar os resultados.
Comparados aos biomarcadores previstos pela análise transcriptômica simples dosúltimos 6 anos, os biomarcadores da análise de célula única e transcriptômica permitem uma quebra imparcial dos tecidos ou amostras em seus componentes celulares básicos. Ela possibilita a diferenciação clara de diferentes tipos celulares (como células T, células B e macrófagos) e a descoberta de novas subpopulações (como células T exauridas e células T reguladoras), bem como a captura de processos dinâmicos contínuos (como trajetórias de diferenciação celular)4. É semelhante a organizar frutas e leite separadamente, permitindo uma visualização clara de cada componente e sua quantidade. Comparado com os modelos deCox 7 de coorte única, o modelo prognóstico construído usando aprendizado de máquina 101 também é mais preciso e cientificamente sólido, pois pode aprender automaticamente sobre as interações complexas e não lineares entre variáveis a partir dos dados. Por exemplo, o impacto de uma mutação genética específica pode ser significativo apenas em pacientes de certas idades e tamanhos de tumor. Modelos de aprendizado de máquina, como florestas aleatórias e redes neurais, podem capturar automaticamente essas interações de alta ordem sem a necessidade de especificaçãomanual 8. As principais restrições de aplicabilidade de sinalização que o conjunto de dados usado para análise devem incluir a grande maioria dos genes, com o número de genes não sendo muito baixo e o número de genes usados para construir modelos prognósticos não sendo muito alto, geralmente mantido em torno de 20-30, sendo o ideal. O padrão de controle de qualidade do conjunto de células individuais deve ser maior que 1000, a contagem de UMI por célula deve ser maior que 1000 e o número de genes por célula deve ser superior a 5009.
Aqui, é apresentada uma abordagem passo a passo para a identificação de novos biomarcadores a partir de conjuntos de dados transcriptômicos públicos e de conjuntos de dados de célula única, tomando como exemplo o papel do TRPM4 na BLCA. Múltiplos métodos de pesquisa são empregados e conjuntos de dados diversos — incluindo o conjunto de dados Cancer Genome Atlas-Bladder Cancer (TCGA-BLCA), o conjunto de dados de células únicas GSE145281 e os conjuntos de dados BLCA GSE32894 e GSE31684 — para aprimorar a precisão e aplicabilidade dos biomarcadores em oncologia sob múltiplas perspectivas e avançar o estudo do TRPM4 no BLCA. O conjunto de dados TCGA-BLCA foi obtido no site Xena da Universidade da Califórnia, Santa Cruz (UCSC Xena). GSE32894 e GSE31684 foram baixados do Gene Expression Omnibus (GEO), e os dados de células únicas GSE145281 foram obtidos do Tumor Immune Single-Cell Hub 2 (TISCH2). Além disso, dados sobre subtipos moleculares de BLCA e respostas ao tratamento foram extraídos de arquivos suplementares de planilha de um artigo relevante. Em seguida, são realizadas análises de bioinformática, análise de célula única e aprendizado de máquina, estabelecendo uma metodologia integrada de pesquisa em gene único.