《Computational Biology and Chemistry》：Integrative Systems Biology Prioritizes BCL2, ALK, and CDK4 as Therapeutic Candidates in Neuroblastoma through Multi-Centrality Network Analysis, Cross-Database Validation, Independent Docking Validation, and Confidence-Threshold Sensitivity Analysis
编辑推荐：
•整合 STRING 网络分析在神经母细胞瘤中优先排序 BCL2、ALK 和 CDK4•BCL2、ALK 和 CDK4 在六个外部数据库中显示出一致验证•miR-34a 是 BCL2、CDK4 和 MYCN 的关键转录后调控因子•枢纽连通性取决于阈值：在 STRING 0.4
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整合 STRING 网络分析在神经母细胞瘤中优先排序 BCL2、ALK 和 CDK4
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BCL2、ALK 和 CDK4 在六个外部数据库中显示出一致验证
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miR-34a 是 BCL2、CDK4 和 MYCN 的关键转录后调控因子
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枢纽连通性取决于阈值：在 STRING 0.4/0.7/0.9 时分别为 508、138 和 48 条边
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独立的 Vina 重新对接恢复了所有五个天然结合位点 (0.15–2.6 ?)
引言
神经母细胞瘤（NB）是儿童最常见的颅外实体瘤，约占儿童癌症的 8–10% 和儿童癌症相关死亡的 15%（Matthay 等，2016）。NB 起源于交感神经系统的神经嵴细胞，表现出显著的临床异质性，从低危婴儿的自发消退到高危及多模态治疗下的持续进展不等。国际神经母细胞瘤风险组（INRG）分类根据年龄、分期、MYCN 扩增、11q 异常和组织学分化对患者进行分层，高危 NB 的五年生存率仍低于 50%（Cohn 等，2009，Schleiermacher 等，2022）。MYCN 扩增（约占肿瘤的 20–25%）仍然是最强的不良预后因素，而 ALK 激活突变发生在 8–10% 的病例中，是最常突变的驱动基因（Janoueix-Lerosey 等，2008，Mosse 等，2008）。尽管免疫治疗（如抗 GD2 抗体）取得了进展，但高危 NB 由于内在和获得的耐药性继续挑战着临床医生，这凸显了对新型多靶点治疗策略的迫切需要。
在遗传水平上，神经母细胞瘤的特征是反复发生的基因组改变，直接影响基因功能和调控回路。MYCN 扩增发生在约 20–25% 的病例中，驱动广泛的致癌转录程序，涵盖核糖体生物合成、糖酵解代谢、细胞周期进展和神经元分化的抑制，定义了国际神经母细胞瘤风险组（INRG）分类系统中的高危亚组（Cohn 等，2009）。ALK 中的激活突变是神经母细胞瘤中最常突变的癌基因，异常激活 RAS–MAPK 和 PI3K–AKT–mTOR 信号级联，而染色体改变，包括 1p 缺失、11q 缺失和 17q 获得，调节广泛基因组区域的抑癌基因和癌基因的表达。除了这些特征明确的驱动事件外，最近的单细胞转录组学研究显示，神经母细胞瘤包含至少两种超级增强子相关的细胞状态，一种肾上腺素能（ADRN）状态和一种间充质（MES）状态，每种状态由不同的基因调控网络和转录因子层次结构支配（van Groningen 等，2020）。这种遗传和表观遗传异质性强调了采用识别汇聚基因功能和分子节点方法的必要性，这些节点的生物角色在不同亚型中至关重要，且其扰动无论上游遗传改变如何都可能破坏致癌信号。
基因调控网络分析和系统生物学为识别此类汇聚基因功能提供了强大的框架。通过从转录组数据构建蛋白质 - 蛋白质相互作用（PPI）网络，可以绘制差异表达基因的功能连接性，并识别其中心网络位置反映对与肿瘤发生相关的生物学过程具有不成比例影响力的枢纽基因（Barabasi 等，2011）。当与功能富集分析、miRNA 调控网络映射以及至关重要的跨多个基因组数据库的独立交叉验证相结合时，这种方法可以超越描述性基因组学，提供由正交证据层支持的基因功能机制见解。分子对接和动力学模拟进一步使得能够基于结构评估如何药理学靶向鉴定出的基因产物，架起了计算基因功能表征与转化应用之间的桥梁。
在本研究中，我们展示了一个结合差异基因表达分析、批次校正的 PPI 网络重构、用于多标准候选优先排序的六种中心性指标、功能富集和模块检测、miRNA 调控网络分析以及分子对接/动力学验证的整合流水线。主要目标是表征神经母细胞瘤相互作用组中拓扑最中心基因的功能和生物机制，其中每项发现均针对多个外部数据库（TARGET-NBL、Human Protein Atlas、CCLE、DepMap、GDSC、cBioPortal）进行独立验证，并对由此产生的药物 - 靶点假说进行多层结构和拓扑评估，包括针对共结晶配体的独立 AutoDock Vina 重新对接验证、PPI 网络的置信度阈值敏感性分析，以及对药理学间接靶点 AURKA 和 β-微管蛋白的互补结构建模。通过强调汇聚基因功能，即统一不同分子亚型的生物角色，该方法旨在推进对神经母细胞瘤背后基因调控网络架构的理解，并识别最具严格支持的治疗候选物以供进一步研究。
部分摘要
数据获取、批次校正和差异表达分析
从基因表达综合数据库（GEO）检索了两个公开的神经母细胞瘤微阵列数据集，GSE10927（Affymetrix 人类基因组 U133 Plus 2.0 阵列）和 GSE16476（Affymetrix 人类基因组 U133A 阵列）。两个数据集均包含神经母细胞瘤肿瘤样本和相应的正常组织对照，使得可以进行差异表达分析。原始 CEL 文件使用 TAC 软件（Thermo Fisher Scientific）进行处理，进行背景校正、分位数归一化和探针
批次校正的转录组分析区分肿瘤和正常样本
合并后的批次校正转录组数据集的主成分分析显示肿瘤和正常组织样本之间有清晰的分隔（图 1）。前三个主成分共同解释了总方差的 82.9%（PC1: 59.0%；PC2: 17.4%；PC3: 6.5%）。值得注意的是，校正后的 PCA 确认变异的主要来源对应于生物组（肿瘤与正常）而不是技术批次来源，验证了 ComBat 的有效性
BCL2、ALK 和 CDK4 作为汇聚的治疗枢纽：基因功能、生物机制和多数据库验证
基于网络的分析在导出的中心性指标中优先排序 BCL2 为拓扑候选者（介数中心性：566.68，MCC 排名：2；参见第 3.6 节的版本锁定阈值敏感性重新分析），将这种抗凋亡蛋白定位为一个关键的通信节点，其扰动可能不成比例地破坏神经母细胞瘤致癌相互作用组。BCL2（B 细胞淋巴瘤 2），编码于 18q21.33，是 BCL-2 家族凋亡调控因子的创始成员，并且
结论
本研究提供了以基因功能为中心的神经母细胞瘤致癌相互作用组表征，并鉴定出 BCL2、ALK 和 CDK4 连同阿雷西替尼和紫杉醇的 AURKA 和 β-微管蛋白轴作为计算优先排序的治疗候选物。该优先排序基于三个独立证据层的汇聚：两个微阵列队列的批次校正差异表达和多标准网络分析；肿瘤特异性跨数据库验证
未引用参考文献
(Hashemi and Khosroshahi, 2024, Hashemi and Hasani, 2022, Huang da et al., 2009, Jin et al., 2021, Johnson et al., 2014, Pettersen et al., 2004, Pushpakom et al., 2019, Zhang et al., 2021)
资助
本研究未获得公共、商业或非营利部门资助机构的任何特定资助。
CRediT 作者贡献声明
Abbas Zabihi：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 原稿，可视化，软件，资源，项目管理，方法学，调查，数据整理，概念构思。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些可能会影响本报告中所述的工作。
致谢
不适用。
竞争利益声明
作者声明没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些可能会影响本报告中所述的工作。
Abbas Zabihi
