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多发性骨髓瘤 (MM) 是一种B细胞恶性肿瘤，其特征是骨髓内克隆性浆细胞异常扩增，是第二常见的血液系统恶性肿瘤。癌症干细胞 (CSC) 被认为具有独特的特性。侧群 (SP) 细胞是一组富集的祖细胞，显示出干细胞样表型，并已被广泛用作在没有特定标记的情况下研究CSC的独特来源。尽管许多先前的研究已经探索了骨髓瘤SP细胞的干细胞样特性和致瘤性，但对SP细胞的理解仍不清楚。因此，阐明骨髓瘤SP细胞中表达的关键分子特征至关重要。

DEG的识别

基因表达数据集GSE109651包括骨髓瘤骨髓的7对LC/SP细胞样本和MP CD138+细胞样本。根据DEGs的截止标准P<0.05且|log2FC|>2，与MP CD138+细胞相比，LC/SP细胞中有796个DEG，其中393个DEG显着下调，403个DGE显着上调。DEG的火山图如图1所示。前100个DEG（包括52个显着下调基因和48个显着上调基因）的表达热图如图2所示。

图1

图2

DEG的GO富集分析

为了探索DEG的功能作用，我们使用DAVID基因注释工具对上调和下调的DEG进行了GO富集分析。结果表明，在796个DEG中，BP组、MF组和CC组存在明显的差异。对于BP，上调的DEG主要富集于免疫反应，包括先天性、适应性免疫反应和T细胞分化参与免疫反应，表明这些DEG可以与骨髓瘤LC/SP细胞的免疫系统显着相关。此外，这些基因在炎症反应、白三烯代谢过程和中性粒细胞趋化性方面也显着富集。下调的DEG在原卟啉原IX生物合成过程、血红素生物合成过程和红细胞分化过程中显着富集，表明下调的DEG可能与红细胞的发育和分化有关。在CC组中，上调的DEG显着参与质膜、膜的组成部分和细胞外空间。此外，下调基因主要富集在细胞外外泌体和血红蛋白复合物中。关于MF类别，上调基因主要富集于碳水化合物、钙离子和花生四烯酸的结合。此外，下调基因最显着富集的GO 注释是免疫球蛋白受体结合、氧转运蛋白活性和NAD活性。GO富集分析结果如图3所示。

图3

DEG的KEGG通路富集分析

根据上调和下调DEG的KEGG通路富集分析，上调的DEG主要富集在破骨细胞分化、细胞因子-细胞因子受体相互作用、金黄色葡萄球菌感染、白细胞跨内皮迁移和细胞粘附分子中。此外，下调DEG的富集主要集中在卟啉和叶绿素代谢、造血细胞谱系和代谢途径中。KEGG分析结果如图4和图5所示。

图4

图5

PPI网络建设与模块化分析

在STRING在线数据库和Cytoscape软件的基础上，我们在建立了这些DEG的PPI网络，共鉴定出610个节点和2922条边，其中上调基因288个，下调基因322个。然后，通过Cytoscape中的插件MCODE实现PPI模块分析，从全网中识别出三个重要模块。选择得分最高的3个模块进行展示：模块1包含53个节点和684条边（图6A），模块2包含21个节点和197条边（图6B）和模块3包含13个节点和60条边（图6C）。随后，通过Cytoscape中的插件BiNGO进行了相应的GO富集分析。模块1中的基因在防御反应、免疫系统过程和免疫反应中显着富集。此外，模块2中的基因主要富集在细胞周期期、细胞周期和有丝分裂细胞周期的M期。此外，模块3中的基因主要富含G蛋白偶联受体蛋白、信号通路和趋化性。

图6

从PPI网络中选择中心基因

在DEG中，重要的中心基因是通过Cytoscape的插件cytoHubba使用MCC算法鉴定的。前10个中枢基因是ITGAM、MMP9、ITGB2、FPR2、C3AR1、CXCL1、CYBB、LILRB2、HP和FCER1G。

DEG的生存分析

单变量Cox分析结果显示有76个生存相关基因（19个上调和57个下调）（P值<0.01）。之后对76个基因进行多变量Cox分析，鉴定出TFF3、EPDR1、MACROD1、ARHGEF12、AMMECR1、NFATC2、HES6、PLEK2和SNCA等9个基因，P值<0.05。通过根据各自的中位风险评分区分低风险组和高风险组，构建了包含9个基因的训练和验证数据集的预后模型。Kaplan-Meier曲线显示，在训练和验证数据集中，与低风险组相比，高风险组的生存率更差（图7）。

图7

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