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肿瘤
Frontiers in Genetics
2024
MelihAgraz,DincerGok...
ML-GAP: machine learning-enhanced genomic analysis pipeline using autoencoders and data augmentation.
Frontiers in Genetics
RNA 测序 (RNA-Seq) 的出现极大地增进了我们对转录组景观的理解，揭示了跨生物状态和条件的复杂基因表达模式。然而，RNA-Seq 数据的复杂性和数量给识别差异表达基因 (DEG) 带来了挑战，这对于理解癌症等疾病的分子基础至关重要。我们引入了一种新型机器学习增强型基因组数据分析管道 (ML-GAP)它结合了自动编码器和创新的数据增强策略，特别是 MixUp 方法，来克服这些挑战。通过输入对及其标签的线性组合创建合成训练示例，MixUp 显着增强了模型从训练数据泛化到未见过的示例的能力。我们的结果证明了 ML-GAP 在准确性、效率和洞察力方面的优越性，特别是归功于MixUp 方法对管道的有效性做出了重大贡献，极大地推进了基因组数据分析并在该领域树立了新标准。这反过来表明 ML-GAP 有潜力执行更准确的 DEG 检测，但也提供了新的治疗干预和研究的途径。通过集成可解释的人工智能 (XAI) 技术，ML-GAP 确保了透明且可解释的分析，突出了已识别遗传标记的重要性。版权所有 © 2024 Agraz、Goksuluk、Zhang、Choi、Clements、Choudhary 和 Karniadakis。
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Frontiers in Genetics
2024
NisarAhmed,IreneCava...
Multi-omic analysis of longitudinal acute myeloid leukemia patient samples reveals potential prognostic markers linked to disease progression.
Frontiers in Genetics
复发仍然是治疗失败的一个决定因素，并且是急性髓系白血病 (AML) 患者死亡率的显着原因。尽管人们努力了解 AML 进展和复发机制，但复发中获得性基因突变的研究结果各不相同，这表明固有的遗传异质性，并强调了表观遗传修饰的作用。我们使用 Omni-C、ATAC-seq 和 RNA-seq 对两名成年 AML 患者在诊断和复发时的纵向样本进行了多组学分析。在此，我们描述了 AML 进展中的遗传和表观遗传变化，以阐明复发的潜在机制。差异相互作用分析显示复发样本和诊断样本之间存在显着的 3D 染色质景观重组。比较全局开放染色质图谱表明，复发样本的可访问染色质区域明显少于诊断样本。此外，我们发现与复发相关的上调是通过形成新的活性增强子接触或通过失去与平衡增强子/潜在沉默子的相互作用来实现的。总而言之，我们的研究强调了遗传和表观遗传变化对 AML 进展的影响，强调了多组学方法在理解疾病复发机制和指导潜在治疗干预方面的重要性。版权所有 © 2024 Ahmed、Cavattoni、Villiers、Cugno、Deola 和 Mifsud。
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Frontiers in Genetics
2024
LingFei,JunZhang,Deg...
A statistical model to identify hereditary and epigenetic fusion genes associated with dilated cardiomyopathy.
Frontiers in Genetics
扩张型心肌病 (DCM) 是一种导致左心室扩大和衰弱并影响心脏有效泵血能力的心脏病。大多数遗传病因学仍需了解。此前，我们使用已知的种系遗传融合基因（HFG）来识别与多发性骨髓瘤和白血病相关的 HFG。在这项研究中，我们开发了一个统计模型来研究从 122 名 DCM 患者和 252 名 GTEx（基因型组织表达）健康对照的左心室中发现的融合转录本，以发现新的 HFG（范围从 4% 到 87.7%）和 EFG（范围从 4% 到 87.7%）从 4% 到 99.2%，与 DCM 相关。大量与 DCM 相关的新型 HFG 和 EFG 的发现提供了第一手证据，表明 DCM 是种系遗传和环境异常之间相互作用的发育后果的结果，并为未来的研究以及诊断和治疗应用铺平了道路，为 DCM 治疗的未来注入了希望.版权所有 © 2024 费、张和卓。
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Frontiers in Genetics
2024
ZhibinJin,YuhuShi,Li...
Transparent sparse graph pathway network for analyzing the internal relationship of lung cancer.
Frontiers in Genetics
虽然找到关键生物标志物并提高疾病模型的准确性很重要，但了解它们的相互作用关系也同样重要。本研究基于图神经网络的结构提出了一种透明稀疏图路径网络（TSGPN）。该网络模拟体内基因的作用，增加先验知识，并提高模型的准确性。首先，根据蛋白质-蛋白质相互作用网络和竞争内源RNA（ceRNA）网络构建图连接，并基于图注意机制和硬具体估计自发地去除一些噪声或不重要的连接。这实现了代表疾病中其他基因对mRNA影响的ceRNA网络的重建。接下来，将基于基因的解释转变为基于通路数据库的基于通路的解释，并添加隐藏层以实现通路的高维分析。最后，实验结果表明，所提出的TSGPN方法在F1分数和AUC上均优于其他比较方法，更重要的是，它可以有效地展示基因的作用。通过应用于肺癌预后的数据分析，发现了与LUSC预后相关的10条通路，以及与这些通路密切相关的关键生物标志物，如HOXA10、hsa-mir-182、LINC02544。还重建了它们之间的关系，以更好地解释疾病的内部机制。版权所有 © 2024 金、石和周。
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Frontiers in Genetics
2024
NaRen,JiananWang,Rui...
Prognostic implications of metabolism-related genes in acute myeloid leukemia.
Frontiers in Genetics
急性髓系白血病（AML）是一种多样化的恶性肿瘤，其预后各不相同，对于老年患者和具有高危特征的患者尤其不利。代谢重编程已成为 AML 发展的重要因素，为预后评估和治疗干预提供了新的机会。通过将 KEGG 代谢基因列表与来自 GSE63270 的 AML 基因表达数据整合，鉴定了代谢相关差异表达基因 (mDEG)。使用 TCGA 数据，我们进行了共识聚类和生存分析，以研究 mDEG 的预后意义。使用 LASSO Cox 回归构建代谢风险模型，并通过结合临床特征的列线图进行增强。该模型通过受试者工作特征（ROC）曲线和生存统计进行验证。进行基因网络分析以确定关键的预后因素。使用CIBERSORT和ESTIMATE算法评估肿瘤免疫微环境，然后进行免疫检查点基因表达与风险评分之间的相关性分析。通过药物敏感性预测和体外实验来探讨 mDEG 对细胞增殖和化疗耐药的影响。建立并验证了 11 基因代谢预后模型。高风险患者在训练组和验证组中的总生存期均较差 (p < 0.05)。风险评分是一个独立的预后因素。高风险患者表现出免疫细胞浸润增加和对检查点抑制剂的潜在反应，但药物敏感性降低。该模型与对维奈托克等药物的敏感性相关。碳酸酐酶 13 (CA13) 被确定为与预后和阿霉素耐药性相关的关键基因。通过多柔比星治疗，敲低 CA13 可减少增殖并增加细胞死亡。开发了一种新的代谢基因特征来对 AML 风险进行分层并预测预后，作为独立的预后因素。 CA13被确定为潜在的治疗靶点。这项研究为 AML 中代谢基因的预后和治疗意义提供了新的见解。版权所有 © 2024 Ren、Wang、Li、Yin、Li 和 Wang。
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Frontiers in Genetics
2024
YujingXin,GangPeng,W...
Gut microbiota as a prognostic biomarker for unresectable hepatocellular carcinoma treated with anti-PD-1 therapy.
Frontiers in Genetics
旨在研究肠道微生物组与不可切除的肝细胞癌 (HCC) 中基于抗 PD-1 的联合疗法的反应之间的关系。我们的目的是确定潜在的非侵入性生物标志物和调节 HCC 免疫治疗的新策略。在这项研究中，从美国癌症医院接受基于抗 PD-1 的联合治疗的不可切除 HCC 患者收集了新鲜粪便样本和临床数据。 2020年1月至2021年12月期间，中国医学科学院进行了一项研究。根据患者对治疗的反应将患者分为两组：治疗有反应组（R组）和治疗无反应组（NR组）。采用全基因组鸟枪策略对肠道微生物组的组成和多样性进行生物信息分析，包括分类组成分析、Alpha多样性分析、Beta多样性分析和差异富集细菌类群分析。根据线性判别分析效应大小 (LEfSe) 的大小，确定了 R 组和 NR 组之间差异富集的细菌分类群，并分析了它们对患者生存的影响。总共 45 名符合条件的不可切除 HCC 患者接受了抗-R 组和 NR 组的治疗。基于PD-1的联合疗法参与了这项研究。 R组和NR组患者的肠道微生物组成和Alpha多样性没有统计学差异，但Beta多样性有统计学差异。 （PERMANOVA 测试，P = 0.006）。基于LEfSe分析，我们进一步鉴定了R组中的56个富集细菌类群和NR组中的44个富集细菌类群（LDA>2.66，P<0.05）。与丰度较低的患者相比，柯林斯菌属、Ruminococcus_AM4211 和 Ruminococcus_AF25_28AC 丰度较高的患者的中位 PFS 和中位 OS 较长（P < 0.05）。相反，Bacteroides_AF20_13LB 和 Veillonella_atypica 高丰度患者的中位 PFS 和 OS 显着短于低丰度患者（P < 0.05）。多变量分析显示，Bacteroides_AF20_13LB和Ruminococcus_AF25_28AC的丰度是PFS的独立相关因素，Bacteroides_AF20_13LB的丰度是OS的独立相关因素。特定肠道菌群的富集影响抗肿瘤药物治疗HCC的临床疗效和生存获益。 PD-1 疗法可能是一种有前景的非侵入性肠道微生物生物标志物，也是调节 HCC 免疫治疗的新策略。版权所有 © 2024 Xin、Peng、Song、Zhou、Huang 和 Cao。
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npj Biofilms and Microbiomes
2024 Oct 10
JianWu,JiaruiLi,Mein...
Gut and oral microbiota in gynecological cancers: interaction, mechanism, and therapeutic value.
npj Biofilms and Microbiomes
妇科癌症由女性生殖器官发展而来。肠道和口腔中的微生物失调可以通过多种方式相互沟通，导致粘膜破坏、炎症反应、基因组不稳定，最终诱发癌症和病情恶化。在此，我们介绍肠道菌群与口腔菌群相互作用的机制及其在妇科肿瘤发生发展中的变化。此外，还讨论了基于微生物群调节的新治疗方法。© 2024。作者。
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Cellular & Molecular Immunology
2024 Oct 19
KubraSolak,SeydaYild...
Combination of magnetic hyperthermia and gene therapy for breast cancer.
Cellular & Molecular Immunology
这项研究提出了一种新型乳腺癌治疗模型，该模型使用磁场控制加热来触发癌细胞中的基因表达。我们创建了二氧化硅和胺修饰的超顺磁性纳米颗粒 (MSNP-NH2)，用于携带基因并在交流 (AC) 磁场下释放热量。热诱导表达质粒 (pHSP-Azu) 设计用于编码抗癌天青蛋白，并通过磁转染递送。当暴露于 75 µg/ml MSNP-NH2、3 µg DNA 和 PEI/DNA 比率（w: w）为 0.75 的 PEI 时，MCF-7 细胞表现出超过 93% 的细胞活力和 12% 的转染效率，与非致瘤细胞 (MCF-10 A)。磁热疗（MHT）通过热诱导增加天青蛋白的表达，从而以双重方式导致细胞死亡。 MHT 和热调节天青蛋白表达的结合会诱导细胞死亡，特别是癌细胞死亡，而对 MCF-10 A 细胞的影响可以忽略不计。所提出的策略清楚地表明，同时使用 MHT 和 MHT 诱导的天青蛋白基因表达可以选择性地靶向并杀死癌细胞，为癌症治疗提供有希望的方向。© 2024。作者，获得 Springer Science Business Media 独家许可，LLC，施普林格自然的一部分。
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Cellular & Molecular Immunology
2024 Oct 19
FarnazKarami,Mahmoud...
Comparison of the efficacy of alginate nanoparticles containing Cymbopogon citratus essential oil and citral on melanoma and breast cancer cell lines under normoxic and hypoxic conditions.
Cellular & Molecular Immunology
实体瘤经常形成缺氧区域，导致攻击行为和耐药性增加。使用 GC-MS 分析香茅精油 (EO) 的化学成分。通过离子凝胶法合成了含有EO及其主要成分柠檬醛的海藻酸盐纳米颗粒。使用 ATR-FTIR 分析确认封装。在常氧（21% 氧气）和低氧（1% 氧气）条件下评估柠檬酸柠檬精油、柠檬醛及其各自的藻酸盐纳米颗粒对乳腺癌 (MDA-MB-231) 和黑色素瘤 (A-375) 的抗癌功效细胞系。此外，使用qPCR和流式细胞术评估凋亡基因表达比（Bax/Bcl-2）和凋亡水平。柠檬醛（80.98%）被确定为EO的主要成分。合成了含有 C. citratus EO 和柠檬醛的海藻酸盐纳米颗粒（C. citratus-AlgNPs 和 citral-AlgNPs），粒径为 195±±4 nm 和 222±±9 nm，zeta 电位为 -22±±3 mV 和 -17±±1分别为 mV。两个样品在缺氧条件下均表现出显着更高的功效。柠檬醛和 C. citratus-AlgNPs 对 MDA-MB-231 和 A-375 细胞的 IC50 值分别为 27 (19-39) µg/mL 和 25 (4-147) µg/mL。流式细胞术显示缺氧条件下细胞凋亡增加，其中柠檬醛-AlgNP 和 C. citratus-AlgNP 的细胞凋亡率最高（MDA-MB-231 和 A-375 细胞中分别为 84 ± 5 和 92 ± 5%）。本研究表明海藻酸盐纳米粒子增强了 C. citratus-AlgNPs 和柠檬醛的抗癌活性，特别是在缺氧条件下，突出了它们用于缺氧靶向癌症治疗的潜力。© 2024。作者。
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Cellular & Molecular Immunology
2024 Oct 19
HaoJiang,BiaoGao,Zih...
Integrative multi-omics analysis reveals the role of tumor-associated endothelial cells and their signature in prognosis of intrahepatic cholangiocarcinoma.
Cellular & Molecular Immunology
本研究旨在探讨肿瘤微环境（TME）内肿瘤相关内皮细胞（TEC）和免疫细胞之间的相互作用及其对肿瘤预后的影响。我们对从肝内胆管癌 (ICC) 患者获得的肿瘤、正常组织和淋巴结组织进行了单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq)，以揭示 TEC 在肿瘤血管生成中的作用及其显着的异质性。同时，我们鉴定了TEC中高表达的基因并构建了TEC签名（TEC.Sig）。接下来，我们根据 TEC.Sig 计算了样品的 TEC 分数。 TEC 评分较高的患者表现出较高的 KRAS 突变频率，这与中性粒细胞和未成熟树突状细胞 (iDC) 浸润增加以及自然杀伤 (NK)、CD4 T 和 CD8 T 效应记忆 (Tem) 数量减少相关细胞，表明炎症主导的免疫抑制表型。相反，BAP1突变和CXCL12过表达呈现出相反的趋势。空间转录组学分析和组织学实验进一步证实TECs通过CXCL12/CXCR4轴与多种肿瘤杀伤免疫细胞相互作用。多个肿瘤免疫治疗数据集证实 TEC.Sig 可以预测患者对免疫治疗的反应。 TEC 评分是预测 ICC 患者基因突变和预后的有前途且可靠的生物标志物。增强 CXCL12/CXCR4 信号通路的调节可能代表 ICC 治疗的潜在新治疗靶点。© 2024。作者。
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