$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Hepimizin bildiği gibi, mesane kanseri (BLCA) dünyadaki en agresif ve metastatik kötü huylu tümörlerden biridir ve mesane kanseri için mevcut biyobelirteçlerde hâlâ doğruluk gibi sorunlarvardır 1. BLCA hastalarının prognozunu belirlemek ve BLCA hastalarının sonuçlarını tahmin etmek için mesane kanseri için biyobelirteçlerin araştırılması ve prognostik modellerin oluşturulması büyük öneme sahiptir. Biyobelirteçler için bazı araştırma yöntemleri geliştirilmiş olsalar da, bu yöntemlerin çoğu şu anda transkriptomikle sınırlıdır ve bu da kaçınılmaz olarak örneklerde heterojenliğeyol açar 2. Ayrıca, transkriptomik verilerin tek başına incelenmesi, farklı hücre alt popülasyonlarının oynadığı rolleri ve tek hücre düzeyindeki farklı yollardaki genlerin işlevlerini araştırmakta çoğu zaman başarısız olur; bu da önceki araştırmaları daha az kesin ve etkilihale getirir 3. Tek hücreli analizin yeni başlayanlar için zor olabileceği göz önüne alındığında, becerileri hızlıca öğrenmelerine yardımcı olmak için tek hücreli analiz için çevrimiçi bir platformoluşturulmuştur 4. Son olarak, transkriptom analizi ve tek hücre analiziyle tek bir gen uygun bir biyobelirteç olarak bulunsa bile, biyobelirteçin tüm kohortlar için geçerli olacağına dair bir garanti yoktur; bu nedenle, sonuçların daha evrensel uygulanabilir olması için biyobelirteçle ilişkili prognostik modeller oluşturmak gereklidir5. 101 makine öğrenimi algoritması, optimal prognoz modelini belirleme amacıyla 100 farklı makine öğrenimi algoritmasının kombinasyonunu kullanarak 101 prognoz modelinin oluşturulmasını ifade eder. Rastgele orman, XGBoost ve SVM gibi karmaşık verileri daha iyi işleyen ve daha yüksek kararlılık gösteren algoritmaların dahil edilmesi, bu birleşik algoritmanın olağanüstü bir istikrar sergilemesini sağlamıştır. Bu prognostik modeli biyobelirteç için daha doğru ve ilgili hale getirmek için, önce tüm genler ile biyobelirteç arasında bir korelasyon analizi yapılır, ardından gereksinimlere göre yaklaşık 20-30 gen seçilir ve ardından prognostik modeli oluşturmak için 101 makine öğrenimi algoritması kullanılır ve ardından sonuçları kesinleştirmek için bir dizi analiz yapılır.
Son6 basit transkriptomik analizle öngörülen biyobelirteçlerle karşılaştırıldığında, tek hücreli ve transkriptomik analizlerin biyobelirteçleri, dokuların veya örneklerin temel hücresel bileşenlerine tarafsız bir şekilde parçalanmasına olanak tanır. Bu yöntem, farklı hücre tiplerinin (örneğin T hücreleri, B hücreleri ve makrofajlar gibi) net bir şekilde farklılaşmasını ve yeni alt popülasyonların (tükenmiş T hücreleri ve düzenleyici T hücreleri gibi) keşfedilmesini, ayrıca sürekli dinamik süreçlerin (örneğin hücre farklılaşma yörüngeleri gibi) yakalanmasını sağlar. Bu, meyve ve sütü ayrı ayrı düzenlemeye benzer; böylece her bileşenin ve miktarının net bir görselleştirilmesini sağlar. Tek kohortlu Coxmodelleri 7 ile karşılaştırıldığında, 101 makine öğrenimi kullanılarak oluşturulan prognostik model de daha doğru ve bilimsel olarak doğrudur; çünkü verilerden değişkenler arasındaki karmaşık, doğrusal olmayan etkileşimleri otomatik olarak öğrenebilir. Örneğin, belirli bir genetik mutasyonun etkisi yalnızca belirli yaş ve tümör boyutlarındaki hastalarda anlamlı olabilir. Rastgele ormanlar ve sinir ağları gibi makine öğrenimi modelleri, manuel spesifikasyona gerek kalmadan bu yüksek dereceli etkileşimleri otomatik olarakyakalayabilir 8. Analiz için kullanılan veri setinin sinyal anahtar uygulama kısıtlamaları, genlerin büyük çoğunluğunu içermelidir; gen sayısı çok az olmamalı ve prognostik modeller oluşturmak için kullanılan gen sayısı genellikle 20-30 civarında tutulan çok yüksek olmamalıdır. Tek hücre setinin kalite kontrol standardı 1000'den fazla, hücre başına UMI sayısı 1000'den büyük ve hücre başına gen sayısı 5009'dan fazla olmalıdır.
Burada, kamu transkriptomik veri setlerinden ve tek hücreli veri setlerinden yeni biyobelirteçlerin tanımlanması için adım adım bir yaklaşım sunulmakta, örneğin BLCA'daki TRPM4'ün rolü alınmaktadır. Onkolojide biyobelirteçlerin hassasiyetini ve uygulanabilirliğini artırmak ve BLCA'da TRPM4'ün incelenmesini ilerletmek için Kanser Genomu Atlas-Mesase Kanseri (TCGA-BLCA) veri seti (TCGA-BLCA) GSE145281 veri seti ve GSE32894 ve GSE31684 dahil olmak üzere çeşitli araştırma yöntemleri ve çeşitli veri setleri kullanılıyor. TCGA-BLCA veri seti Kaliforniya Üniversitesi, Santa Cruz Xena (UCSC Xena) web sitesinden alınmıştır. GSE32894 ve GSE31684 Gen İfadesi Omnibus'tan (GEO) indirildi ve tek hücreli veriler GSE145281 Tümör İmmuhen Tek Hücreli Hub 2 (TISCH2)'den alındı. Ayrıca, BLCA moleküler alt tipleri ve tedavi yanıtları hakkındaki veriler, ilgili bir makalenin ek tablo dosyalarından çıkarıldı. Biyobilişim analizi, tek hücre analizi ve makine öğrenimi daha sonra gerçekleştirilir ve entegre bir tek gen araştırma metodolojisi oluşturulur.