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学术   2024-10-31 06:56   北京  

2024年7月发表在《Nature Communications》(IF:14.7)的研究文章:“一种通过临床-组织学-基因组分析整合的多分类器系统,用于预测状肾细胞癌的复发,A multi-classifier system integrated by clinico-histology-genomic analysis for predicting recurrence of papillary renal cell carcinoma”。文章介绍了一种多分类器系统,整合临床、组织学和基因组分析来预测乳头状肾细胞癌(pRCC)手术后的复发情况,该系统被证明是一个实用且可靠的预测工具,可以与当前的分期系统结合使用,以更准确地预测疾病进程并为个体化辅助治疗策略提供信息。

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一、人群纳入

研究中纳入了三个独立队列:训练组、独立验证组和TCGA组,共793例pRCC患者(图1)。
图1三组患者的基线特征

二、结果:

1、多分类器系统的构建

作者分别利用长链非编码 RNA(lncRNA)、全玻片图像(WSI)和临床病理因素开发这三种分类器。然后,集成这三个分类器,开发了一个多分类器系统(图2)。


1.1基于lncRNA的分类器构建

热图显示53对pRCCs组织中40种lncRNA的表达水平,然后采用LASSO Cox回归模型选择4种lncRNA,构建基于lncRNA的RFS风险评分,评估基于lncRNA的风险评分与疾病复发状态之间的关联。显示风险评分较高的患者复发率高(图2A)。


1.2基于WSI的分类器构建

作者从训练集中选择182名预后明显良好或较差的pRCC患者作为发展集。然后,使用每个患者的代表性H&Estained FFPE肿瘤组织切片来扫描其数字WSI,并应用深度学习来创建基于WSI的分类器,用于预测pRCC患者的复发。同样WSI的风险评分较高的患者复发率也较高(图2B)。


1.3基于临床病理的分类器构建

作者利用单变量和多变量COX回归分析评估年龄、性别、分级和病理分期等几个临床病理因素,发现分级和病理分期是预测训练集中RFS的重要因素。因此,使用基于两个预测因子的COX回归开发了临床病理分类器(图2C)。

图2多分类器系统的构建

2、在训练集中构建多分类器系统和两个独立的集合验证多分类器系统

接下来,基于lncRNA的分类器、基于WSI的分类器和临床病理分类器,开发了一个多分类器系统。利用Cox回归系数整合上述三个分类器得到多分类器风险分数,发现多分类器风险评分显著高于单独的任何单一分类器(C-index 0.661–0.760,所有比较的p<为0.01)。


为了评估该多分类器系统的可重复性和有效性,作者在独立验证集和TCGA集中进行了测试。分别将两个验证集分为高风险和低风险组,我们发现高风险组患者的无复发生存期(RFS)和总生存期(OS)比低风险组患者短。在校正临床变量(年龄、性别、分期和分级)后,多分类器系统仍然是预测三组RFS和OS的独立预后因素(所有p <0.05)(图3)。

图3基于多分类器的风险评分和Kaplan-Meier生存分析

3、多分类器系统的分层分析和nomogram构建

通过临床变量(年龄、性别、等级和阶段)分层时,多分类器系统仍然是一个用于预测793名pRCC患者中的RFS和OS的临床和统计学显著的预后模型(对所有比较p <0.05,图4)。


此外,作者构建了一个结合了基于lncRNA的分类器、基于WSI的分类器和临床病理学变量(分期和分级)的列线图,为临床医生提供了一种定量方法,用于预测pRCC患者3年、5年和7年的无复发概率。校准图显示,列线图在训练集、独立验证集和TCGA集中预测效果良好(图5)。

图4使用基于多分类的风险评分在高危组和低风险组中预测pRCC患者的RFS的HR

图5基于lncRNA的分类器、基于WSI的分类器和临床病理危险因素的列线图

4、将多分类器风险评分与TCGA数据集中的其他生物标志物相结合

在TCGA数据集中基于CIMP、DNA甲基化、mRNA和microRNA分析定义了几种 pRCC簇。此项研究将这些基于分子簇的分析与TCGA集中的多分类器风险评分进行了比较,发现多分类器风险评分在预测RFS方面比任何基于分子簇的方法都更准确。然后根据患者的肿瘤是否具有 CIMP 高甲基化模式,基于多分类器比较患者之间的风险评分,值得注意的是,RFS在具有CIMP模式和基于多分类器的超高风险评分的pRCC患者中最差。这表明我们的多分类器系统与 CIMP 密切相关,可以准确预测 CIMP 模式(图6)。

图6基于多分类器的风险评分可以预测在TCGA集合中的204例pRCC患者的RFS

三、结论

本研究结合基于四种长链非编码 RNA(lncRNA)、全玻片图像(WSI)和临床病理学的分类器,生成了一个多分类器风险评分,为局部 pRCC 患者开发并验证了一种实用的多分类器系统,该系统可以补充当前的分期系统,以更高的准确性预测肿瘤复发。我们基于多分类器的风险评分根据术后疾病复发的风险区分局限性 pRCC 患者,从而能够对辅助治疗做出更明智的决策。


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