Внутриопухолевая транскрипционная гетерогенность (ITTH), определяемая как сосуществование различных клеточных состояний в пределах одной опухоли, значительно осложняет лечение рака и способствует вариабельности терапевтических ответов. Новый метод CDState предоставляет возможность анализа гетерогенности злокачественных клеток с использованием широкодоступных данных bulk RNA-секвенирования.

CDState представляет собой неконтролируемый метод деконволюции, основанный на неотрицательной матричной факторизации с ограничением суммы до единицы и оптимизацией на основе косинусного сходства. Метод специально разработан для выявления состояний злокачественных клеток с использованием данных bulk RNA-seq.

Валидация метода проводилась на псевдобъемных scRNA-seq датасетах пяти типов рака, где CDState продемонстрировал превосходство над существующими неконтролируемыми методами в оценке как специфичной для состояния генной экспрессии, так и клеточных пропорций.

Анализ 33 типов рака из The Cancer Genome Atlas выявил рекуррентные генные программы, включая эпителиально-мезенхимальный переход, мишени MYC и окислительное фосфорилирование, как основные факторы, способствующие злокачественной ITTH.

Пропорции злокачественных состояний показали связь с клиническими характеристиками, включая выживаемость пациентов и терапевтический ответ. Мутации и изменения числа копий в генах TP53, KRAS, PIK3CA, SOX2 и SATB1 были идентифицированы как потенциальные генетические драйверы ITTH злокачественных клеток среди различных типов рака.

Исследование демонстрирует практическую ценность CDState для характеристики состояний злокачественных клеток на основе данных bulk RNA-seq, устанавливая framework для исследования ITTH злокачественных клеток в крупномасштабных онкологических атласах. Метод преодолевает ограничения single-cell RNA-seq в части стоимости и технических требований, предоставляя масштабируемую альтернативу для анализа опухолевой гетерогенности.