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IF=7.5!单细胞+机器学习,“基于通路”怎么定义疾病亚组?不用卷实验,一套数据分析轻松搞定!

挑圈联靠 • 1 年前 • 445 次点击  

欢迎来看雪球的生信套路!我们继续来看常见疾病中的异质性挖掘,学一学从scRNA-seq数据中鉴定肿瘤分子亚型的分析流程。


鉴于今天是教师节,特地挑了一篇带有“机器学习”的SCI,一起来学习吧😉

生信+临床数据分析特训,0门槛冲击独立做科研

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教学套路涵盖转录组、单细胞、机器学习、临床公共数据库...

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Pathway-based cancer transcriptome deciphers a high-resolution intrinsic heterogeneity within bladder cancer classification

基于通路的癌症转录组学揭示了膀胱癌分类中的高分辨率内在异质性


期刊:Journal of Translational Medicine

IF:7.5

发布时间:2025/06/17


 技术路线 


单细胞RNA-seq数据获取与预处理

目的:获取高质量的单细胞转录组数据,用于后续细胞类型识别与肿瘤纯化

结果:从GSE135337数据集中获得36,407个肿瘤细胞,去除低质量细胞后保留上皮细胞等主要细胞类型


细胞类型注释与肿瘤上皮细胞提取

目的:识别肿瘤相关细胞类型,提取肿瘤上皮细胞以去除TME干扰

结果:识别出T细胞、内皮细胞、成纤维细胞、髓系细胞和上皮细胞,提取上皮细胞用于后续分析


单细胞CNV推断

目的:区分恶性上皮细胞与正常上皮细胞

结果:肿瘤来源的上皮细胞普遍存在染色体拷贝数变异(CNV),支持其为恶性来源


基于通路的细胞亚群识别(scBiPaD)

目的:根据通路活性而非基因表达识别肿瘤细胞的功能状态

结果:将肿瘤细胞分为4个功能亚群(BCIS1–BCIS4),分别对应代谢活跃、DNA合成、分化增殖和稳态维持


特征基因提取与TCGA亚型分类

目的:将单细胞亚群映射至bulk RNA-seq数据,构建BLCA分子亚型

结果:在TCGA-BLCA中识别出4种亚型:MA、DSM、DP、HM,分别对应不同的生物学特征与预后


多队列验证与临床关联分析

目的:验证亚型分类的稳定性与临床意义

结果:在IMvigor210等独立队列中验证亚型分类有效,DP亚型预后最差,MA亚型对免疫治疗响应最佳


免疫微环境分析

目的:探索各亚型的免疫特征与免疫治疗响应潜力

结果:DSM亚型为免疫富集型,MA为免疫荒漠型,DP为免疫排斥型,HM为免疫炎症型


突变特征与信号通路分析

目的:揭示各亚型的驱动通路特征

结果:MA亚型高表达RAS-MEK-ERK与PI3K-AKT-mTOR通路基因,提示其恶性程度高


机器学习筛选关键基因(DAD1、CYP1B1、REXO2)

目的:识别与DP亚型恶性进展相关的核心基因

结果:三种算法(随机森林、LASSO、Cox回归)交叉筛选出3个关键基因,均与代谢、免疫、炎症相关


生存分析与实验验证

目的:验证关键基因的临床意义与表达特征

结果:高表达DAD1、CYP1B1、REXO2与不良预后、晚期肿瘤、高级别显著相关,Western blot与IHC验证其蛋白表达随肿瘤分期升高而增加


功能富集与免疫相关性分析

目的:解析关键基因的生物学功能及其与免疫细胞的关系

结果:REXO2富集于糖酵解与缺氧通路,与多种免疫细胞显著相关,提示其参与免疫调控与代谢重编程



 研究结果 


Fig 2 BLCA 恶性上皮细胞中四种主要生物状态的细胞图谱和鉴定


Fig 3 BLCA 瘤内异质性分子亚型在批量队列中的开发和验证以及亚型的临床特征


Fig 4 4 种 BLCA 异质性亚型的功能富集


Fig 5 不同 BLCA 亚型的肿瘤免疫微环境景观


Fig 6 机器学习算法和获取枢纽靶点


Fig 7 枢纽基因的恶性肿瘤表型和实验验证





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