Данное исследование было одобрено Институциональным наблюдательным советом провинциальной народной больницы провинции Шэньси (номер одобрения 2024-R055) и проведено в соответствии с принципами Хельсинкской декларации. Перед забором крови от каждого участника было получено письменное информированное согласие. Все образцы человеческой крови и сыворотки собирались, обрабатывались и хранились в соответствии с внутренними правилами отделения лабораторной медицины.
Все образцы венозной крови и сыворотки рассматривались как потенциально инфекционный биологический материал. Обработка образцов проводилась в лаборатории 2-го уровня биологической безопасности обученным персоналом с использованием соответствующих средств индивидуальной защиты. Одноразовые пластиковые изделия, наконечники для пипеток и использованные микропланшеты, контактировавшие с биологическим материалом, подвергались автоклавированию или собирались как биоопасные отходы и утилизировались через лицензированную систему утилизации медицинских отходов учреждения в соответствии с местными нормативными требованиями.
Обзор дизайна исследования:
Рабочий процесс данного исследования обобщен на схеме дизайна исследования (Дополнительный рисунок S1>) и разделен на два взаимодополняющих направления. В направлении in silico были проанализированы общедоступные наборы данных по транскриптомике, единичным клеткам, белкам, посттрансляционным модификациям, иммунитету и лекарственной чувствительности для характеристики биологического контекста hWAPL и формулирования механистических гипотез. В экспериментальном направлении в независимой одноцентровой когорте измеряли уровни hWAPL и SCC-Ag в сыворотке крови, а их диагностическая эффективность, как по отдельности, так и в сочетании, оценивалась с помощью анализа рабочей характеристики приемника и логистической регрессии. Эти два направления были интегрированы только на уровне интерпретации, при этом анализ сыворотки обеспечивал единственную экспериментальную валидацию.
Профилирование экспрессии генов при различных видах рака и плоскоклеточном раке шейки матки
Данные секвенирования РНК из The Cancer Genome Atlas (TCGA) были получены с помощью UCSC Xena Browser. Доступ ко всем публичным базам данных и веб-инструментам, использованным в данном исследовании, осуществлялся в период с сентября по октябрь 2025 года; конкретные версии и даты доступа указаны в Таблице материалов. Уровни экспрессии WAPL, количественно определенные как количество фрагментов на килобазу транскрипта на миллион картированных прочтений (FPKM), подвергались log₂-преобразованию с добавлением псевдосчета 1. Эти преобразованные значения затем использовались для проведения сравнительного анализа между злокачественными тканями и соответствующими прилегающими нормальными образцами для нескольких типов рака. Для детального исследования злокачественных новообразований шейки матки были выделены данные экспрессии WAPL, специфичные для плоскоклеточного рака шейки матки и эндоцервикальной аденокарциномы (CESC). Профиль экспрессии в этих образцах опухоли был впоследствии визуализирован и сопоставлен с уровнями экспрессии в контрольных тканях нормального эпителия шейки матки.
Анализ изоформ транскриптов WAPL
Профили экспрессии изоформ транскриптов WAPL были изучены с помощью базы данных GEPIA2. Конкретные изоформы были определены по соответствующим идентификаторам транскриптов Ensembl (ENST). Уровни экспрессии рассчитывались как логарифм по основанию 2 от количества транскриптов на миллион плюс один [log₂(TPM+1)] и представлены графически в виде скрипичных диаграмм.
Анализ секвенирования РНК единичных клеток
Набор данных scRNA-seq GSE168652 был получен из репозитория Gene Expression Omnibus (GEO). Предварительная обработка данных, оценка качества, нормализация и кластеризация проводились с помощью платформы scCancerExplorer. Клетки, экспрессирующие менее 200 генов, и гены, обнаруженные менее чем в трех клетках, были отфильтрованы. Нормализация выполнялась методом Log-Normalize с коэффициентом масштабирования 10,000.
С помощью стабилизирующего дисперсию преобразования были определены 2 000 наиболее вариабельных генов, которые впоследствии были использованы для анализа главных компонент (PCA). Для снижения размерности на основе первых 30 главных компонент был применен метод аппроксимации и проекции однородного многообразия (UMAP). Графовая кластеризация была реализована с помощью алгоритма Louvain при разрешении 0,8. Клеточные кластеры были аннотированы в соответствии с установленными генами-маркерами. Уровни экспрессии WAPL измерялись в различных популяциях клеток, а стадии клеточного цикла определялись с использованием метода CellCycleScoring.
Анализ экспрессии белков и посттрансляционных модификаций
Экспрессию и субклеточное распределение WAPL при плоскоклеточном раке кожи (CSCC) оценивали с помощью базы данных Human Protein Atlas. Сайты посттрансляционных модификаций (PTM) были идентифицированы с использованием PhosphoSitePlus. Кроме того, с помощью инструмента Xiantao Academic исследовались потенциальные связи между уровнями экспрессии WAPL и генами, участвующими в процессах модификации белков, в частности AKT1, AKT2, KAT2B, EP300, USP7 и KAT5, при CSCC13,14,15,16,17.
Анализ сетей коэкспрессии и функционального обогащения
Данные секвенирования РНК для TCGA-CSCC, обработанные с помощью выравнивателя STAR и нормализованные по количеству транскриптов на миллион (TPM), были получены с портала Genomic Data Commons (GDC). Для выявления генов, коэкспрессирующихся с WAPL, был применен порог отсева, основанный на абсолютном значении коэффициента корреляции Пирсона более 0,6 и уровне статистической значимости P < 0,05.
Для изучения биологических функций, связанных с WAPL, сначала был проведен анализ дифференциальной экспрессии после разделения пациентов на группы с высокой и низкой экспрессией WAPL, используя медианное значение экспрессии в качестве порога. Дифференциально экспрессируемые гены были идентифицированы с помощью платформы Xiantao Academic и впоследствии подвергнуты анализу обогащения Gene Ontology, включая категории биологических процессов, клеточных компонентов и молекулярных функций, а также анализу путей Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes. Независимо от этого с помощью STRING были исследованы белковые взаимодействия с участием WAPL, а полученная сеть взаимодействий была реконструирована и проанализирована в Cytoscape.
Анализ обогащения наборов генов (GSEA) проводили с использованием баз данных Reactome, WikiPathways и KEGG, при этом критериями отбора были абсолютное нормированное значение обогащения (|NES|) > 1 и частота ложных открытий (FDR) < 0,25.
Анализ иммунной инфильтрации
Для анализа транскриптомных данных когорты TCGA-CESC использовались вычислительные инструменты TIMER 2.0 и xCell, что позволило количественно оценить статус инфильтрации 24 различных популяций иммунных клеток.
Прогнозирование чувствительности к препаратам
Прогнозы чувствительности к препаратам были получены из базы данных GDSC2 с использованием пакета oncoPredict для языка R. Полумаксимальная ингибирующая концентрация (IC50) была рассчитана для панели из 86 химиотерапевтических соединений.
Анализ выживаемости и диагностический анализ
Кривые общей выживаемости (OS) и выживаемости без прогрессирования (PFI) были построены с использованием аналитической платформы Xiantao, при этом когорты пациентов были разделены на две группы по медианному уровню экспрессии WAPL. Прогностическая значимость переменных оценивалась с помощью моделей одномерного и многофакторного регрессионного анализа пропорциональных рисков Кокса. Для оценки диагностической способности WAPL и SCC (SERPINB3) в дифференциации CSCC от прилежащей нормальной ткани к транскриптомным данным, выраженным в количестве транскриптов на миллион (TPM) и полученным из базы The Cancer Genome Atlas, был применен анализ кривых рабочих характеристик приемника (ROC-анализ).
Сбор образцов сыворотки и проведение ИФА
Данное исследование было одобрено Институциональным наблюдательным советом провинциальной народной больницы провинции Шэньси (номер одобрения 2024-R055) и проведено в соответствии с Хельсинкской декларацией. В общей сложности было получено 89 образцов сыворотки от пациенток с гистопатологически подтвержденным плоскоклеточным раком шейки матки (CSCC), а также 89 образцов от здоровых женщин контрольной группы, сопоставимых по возрасту. Медиана возраста в когорте CSCC составила 54 года (диапазон 31–77 лет), а в контрольной когорте — 41 год (диапазон 30–52 лет). Все случаи рака шейки матки были впервые диагностированы; на момент забора крови пациентки не получали лечения; образцы были получены до начала любого хирургического, химиотерапевтического или лучевого лечения. Следует отметить, что, хотя обе группы были сформированы в схожих клинических условиях, медианный возраст различался на 13 лет. Это различие непосредственно рассматривается в разделе «Результаты» и в отдельном анализе чувствительности с поправкой на возраст, а также признается в качестве ограничения в разделе «Обсуждение».
Венозную кровь собирали в пробирки без антикоагулянта, оставляли для свертывания при комнатной температуре на 10–20 min, после чего центрифугировали при 2,000–3,000 × g в течение 20 min. Сыворотку отделяли в течение 1 h после забора, немедленно разделяли на аликвоты и хранили при −20 °C; интервал между венепункцией и замораживанием для всех образцов не превышал 2 h. Перед анализом аликвоты подвергались одному циклу замораживания-оттаивания, и все измерения были завершены в течение трех месяцев хранения. Полученную сыворотку разделяли на аликвоты и хранили при −20 °C. Любые гемолизированные или липемические образцы исключали из анализа.
Количественное определение уровней белка hWAPL в сыворотке крови проводили с помощью коммерчески доступного набора для иммуноферментного анализа (ИФА), основанного на принципе двойного антитела («сэндвич»-метод). Вкратце, калибровочные стандарты и исследуемые образцы вносили в двух повторах в лунки микропланшета, предварительно покрытые захватывающим антителом к hWAPL, с последующей инкубацией в течение 30 min при 37 °C. После серии этапов промывки для удаления несвязавшегося материала добавляли детектирующее антитело к hWAPL, меченное пероксидазой хрена (HRP), и инкубировали при аналогичных условиях.
После повторной промывки в лунки добавляли по 50 µL растворов А и В хромогенного субстрата, которые инкубировали в темноте при 37 °C в течение 10 мин. Для остановки ферментативной реакции добавляли стоп-реагент (50 µL). Оптическую плотность измеряли при основной длине волны 450 nm с референтным чтением при 630 nm в течение 15 мин после остановки реакции. Стандартную кривую строили с использованием калибраторов с серийным разведением в диапазоне концентраций 10–450 pg/mL. Концентрацию hWAPL для каждого неизвестного образца определяли путем интерполяции по этой стандартной кривой с учетом любого преаналитического разведения. Анализ проводили строго в соответствии с инструкциями производителя. Согласно спецификациям производителя, рабочий диапазон детекции набора составляет 10–450 pg/mL. Образцы анализировали при окончательном 5-кратном разведении; образцы, оптическая плотность которых превышала плотность самого высокого калибратора, подвергали дополнительному разведению и повторному анализу с применением общего коэффициента разведения при обратном расчете. Аналитические характеристики были подтверждены в матрице сыворотки перед анализом исследуемых образцов: серийно разведенный пул сыворотки с высокой концентрацией продемонстрировал приемлемую линейность во всем калибровочном диапазоне, а степень извлечения рекомбинантного калибратора (spike recovery) в трех пулах сыворотки находилась в пределах допустимого окна, что соответствует принципу «сэндвич» с использованием двух антител. Нижний предел количественного определения соответствовал самому низкому калибратору (10 pg/mL). Подчеркиваем, что данный набор маркирован производителем как предназначенный только для исследовательских целей и не является клинически валидированным устройством для диагностики in vitro; следовательно, абсолютные концентрации и полученное пороговое значение следует интерпретировать как специфичные для данной платформы и предварительные, как обсуждается ниже.
Одновременно с этим определяли уровни SCC-Ag в сыворотке крови с использованием платформы Abbott Alinity i методом хемилюминесцентного микрочастичного иммуноанализа (CMIA) с верхним пределом нормы 1.5 ng/mL. Все аналитические процедуры проводились в дубликатах сотрудниками лаборатории, которые были ослеплены в отношении статуса заболевания и всех клинических переменных, включая клиническую стадию, гистологическую степень злокачественности и статус HPV. Коэффициенты вариации как между сериями, так и внутри одной серии анализов для применяемых методик поддерживались на уровне ниже 10%.
Статистический анализ
Поскольку концентрации hWAPL в сыворотке крови не соответствовали критерию нормальности согласно тесту Шапиро–Уилка (все P < 0.05), последующий анализ проводили с использованием непараметрических методов. Таким образом, непрерывные переменные представлены в виде медиан с межквартильным размахом (IQR). Различия между двумя независимыми группами оценивали с помощью U-критерия Манна–Уитни, тогда как сравнение трех и более групп проводили с помощью H-критерия Краскела–Уоллиса. Корреляции между переменными оценивали с помощью ранговой корреляции Спирмена для непрерывных или порядковых данных и точечно-бисериального коэффициента корреляции для бинарных переменных, таких как статус инфекции HPV. Показатели выживаемости сравнивали с помощью лог-рангового критерия, а отношения рисков с 95% доверительными интервалами рассчитывали на основе регрессионных моделей пропорциональных рисков Кокса.
Диагностическая эффективность оценивалась с помощью анализа ROC-кривых, при этом оптимальный порог отсечки для каждого биомаркера определялся путем максимизации индекса Юдена. Различия в площади под кривой (AUC) проверялись с использованием метода DeLong. Для изучения комбинированной диагностической значимости была построена модель бинарной логистической регрессии, где зависимой переменной выступал статус заболевания (CSCC = 1; контроль = 0), а независимыми предикторами — сывороточные hWAPL и антиген SCC. Полученные прогнозируемые вероятности были сохранены в виде комбинированного показателя для последующего ROC-анализа.
Различия в чувствительности к препаратам между группами с высоким и низким уровнем WAPL оценивали с помощью пакета limma, применяя пороговые значения скорректированного P < 0.05 и |log₂ fold change| > 0.3. Статистическая значимость определялась как двустороннее значение P < 0.05. Все анализы проводились с использованием SPSS, R или указанных онлайн-инструментов. Использовались следующие пакеты R: survival, survminer, pROC, ggplot2, oncoPredict и limma. Для всех многомерных анализов, в которых одновременно проверялось множество гипотез, а именно: для панракового сравнения, скрининга коэкспрессии, анализа дифференциальной экспрессии и функционального обогащения, а также анализа чувствительности к препаратам, значения P были скорректированы для множественных сравнений с использованием метода контроля ложноположительных результатов Бенджамини–Хохберга; там, где это применимо, приводятся скорректированные значения P. Попарные корреляции между hWAPL и отдельными генами или фракциями иммунных клеток представлены с номинальными значениями P, и эти корреляционные результаты рассматриваются как генерирующие гипотезы, а не подтверждающие их. Поскольку небольшое количество клинико-патологических полей в общедоступной когорте были заполнены не полностью, случаи с отсутствующими данными исключались из соответствующего анализа попарно, а не импутировались; количество оцениваемых случаев для каждой переменной приведено в Таблице 1. Чтобы учесть разницу в возрасте между когортами сыворотки, был проведен анализ чувствительности с использованием бинарной логистической регрессии с поправкой на возраст, а также рассчитана корреляция Спирмена между уровнем hWAPL в сыворотке и возрастом внутри каждой группы.