基于转录组计算的肿瘤纯度与病理肿瘤纯度一致性差异

本文探讨了肿瘤微环境中非肿瘤细胞对胃癌和乳腺癌预后的影响,指出高基质比例的胃癌患者预后较差。同时,病理学家对肿瘤细胞百分比的评估存在较大误差,可能导致检测结果的误判。转录组研究揭示了形态学评估与病理肿瘤纯度的不一致性。

实体瘤组织由肿瘤和非肿瘤细胞组成,如基质细胞和免疫细胞。这些非肿瘤细胞构成肿瘤微环境(TME)的重要组成部分,可降低肿瘤纯度,并在癌变、恶性肿瘤进展、治疗耐药性和预后评估中发挥重要作用。

肿瘤间质比的预后影响

Tumour-stroma ratio and prognosis in gastric adenocarcinoma - PMC (nih.gov)

富基质肿瘤患者5年预后较差(HR 1.80,95% CI 1.41–2.28)与基质贫乏的肿瘤相比。分层分析 显示富含基质的肿瘤在双侧肠道(HR 1.68,95% CI 1.24–2.27)和弥漫性组织学类型(HR 2.09,95% CI 1.35–3.23) 分别与基质贫乏的肿瘤相比。


乳腺癌病理评估差异

The estimation of tumor cell percentage for molecular testing by pathologists is not accurate - ScienceDirect

然而病理观察存在病理学家的主观影响。

结果:在 47 张 H&E 染色的肺肿瘤载玻片上标记了肿瘤区域。九位病理学家使用 0-5%、6-10%、11-20%、21-30% 等类别

### 使用空间转录组数据分析肿瘤纯度的方法工具 #### 方法概述 空间转录组学技术能够提供组织切片上的基因表达模式及其对应的物理位置信息。这使得研究者不仅可以在全转录组范围内分析不同区域的细胞组成,还可以精确地定位特定类型的细胞群体,包括肿瘤细胞、免疫细胞其他基质成分。 对于评估肿瘤纯度而言,可以采用类似于ESTIMATE算法的思想[^3],即通过解析样本的空间转录组图谱来估计各个区域内肿瘤细胞的比例。具体来说: - **构建参考模型**:首先需要建立一个可靠的参考框架,通常由已知状态下的健康组织构成。这个过程可能涉及多轮实验验证以确保准确性。 - **特征提取标准化处理**:接着从待测样品中获取其独特的分子指纹——也就是特异性高表达或低表达的一系列标志物,并对其进行适当的数据预处理(如归一化),以便后续对比分析。 - **应用机器学习分类器或其他统计方法**:最后一步则是运用诸如支持向量机(SVM)、随机森林(Random Forests)等先进的计算生物学手段对上述两部分资料加以综合考量,从而实现对目标位点内肿瘤比例的有效预测。 #### 工具推荐 1. **SpatialDE** SpatialDE是一款专为空间转录组数据设计的软件包,可用于检测具有显著空间异质性的基因集。虽然主要功能并非直接测量肿瘤纯度,但通过对这些差异表达基因的研究可以帮助更好地理解局部微环境特性并间接反映肿瘤负荷情况。 2. **BayesSpace** BayesSpace是一种基于贝叶斯推理框架开发出来的新型工具,旨在解决单张载玻片上多个spot之间的复杂关系问题。该程序允许用户输入预先定义好的marker列表作为先验知识指导聚类操作,在此基础上进一步量化各簇所占面积百分比即可得到近似的肿瘤占比数值。 3. **STARmap** STARmap是一个开源项目,专注于高效读取Visium平台产生的海量原始count matrix文件,并提供了丰富的可视化选项让用户直观感受整个组织结构布局的同时也能方便快捷地挑选感兴趣的小范围子域开展深入探究工作。配合其他辅助插件还能完成更多高级任务比如降维映射(t-SNE/UMAP),热图绘制等等。 ```r library(BayesSpace) data <- read.csv("path/to/spatial/transcriptomics/data.csv") markers <- c('CD8A', 'FOXP3') # 用户自定义标记基因集合 result <- bayesspace(data, markers=markers) plot(result$clusters, col=result$posterior_probabilities[, "Tumor"]) ```
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