急性髓系白血病多种程序性细胞死亡相关基因预后模型的构建及多视角机制探索的多组学生物信息学研究

目的:采用生物信息学方法评估急性髓性白血病(AML)患者中程序性细胞死亡(PCD)相关基因的预后价值,并从多个角度探索AML的发展和免疫调节治疗的机制。方法:我们的研究从TCGA、GEO和GTEX数据中下载了AML患者的临床数据和转录组测序数据。接着,我们下载了12种PCD模式(细胞凋亡、坏死性凋亡、焦亡、铁死亡、铜死亡、内源性细胞死亡、网状细胞死亡、依赖性细胞死亡、溶酶体依赖性细胞死亡、自噬依赖性细胞死亡、细胞内碱化死亡、氧自由基诱导死亡)的关键调控基因,并将临床数据完整的AML样本随机分为训练集和验证集。利用机器学习算法建立了具有6个基因签名(signature)来量化AML的细胞程序性死亡相关的风险评分(programmed cell death-Riskscore,PCD-RS),并在多个不同的数据库中验证其预测效能。另外,通过无监督聚类分析确定与AML相关的分子亚型,并通过将PCD-RS与Rapamycin配制临床特征相结合来构建列线图。最好,本研究还分析了PCD-RS与免疫检查点基因、肿瘤微环境成分和药物治疗敏感性相关性分析。结果:我们通过机器学习算法成功的构建了一个由6个PCD相关基因的预后模型,并在多个数据集中验证其预测准确度。研究结果显示PCD-RS对AML患者具有良好的预测效果,其曲线下面积(Area Under Curve,AUC)值无论在训练集还是验证集均大于0.70,最高可达到0.86。接着,我们通过无监督聚类分析确定了两种AML相关的分子亚型,它们具有不同的重要生物过程,同时还通过将PCD-RS与临床特征相结合,构建了一个具有高预测性的提名图。另外,我们还分析了PCD-RS与药物治疗敏感性相关性分析,结果显示高风险评分得出AML化疗药物(5-氟尿嘧啶、阿西替尼、顺铂、多西紫杉醇、恩普替尼、表柔比星、米托蒽醌SCH772984、奥拉帕尼、奥沙利铂、雷帕霉素、长春碱和唑来膦酸)均有耐药性。因此,靶向这些基因可能是AML化疗耐药患者的潜在的治疗靶点。最后,human medicine我们通过对整体和单细胞转录组的综合分析,PCD-RS与免疫基因表达和肿瘤微环境成分相关。结论:本研究分析得出了AML患者的PCD相关预后特征的风险预测,并通过综合分析了PCD模式的相关基因,同时构建了模型,该模型可以提示AML患者预后和药物治疗的敏感性。