鞘脂代谢：跨越三阴性乳腺癌转录组多样性的保守治疗靶点

《Journal of Translational Medicine》：Conserved sphingolipid metabolism under transcriptomic diversity: a prognostic and therapeutic target in triple-negative breast cancer

本研究针对三阴性乳腺癌（TNBC）转录组异质性导致的治疗耐药难题，通过整合单细胞RNA测序（scRNA-seq）、空间转录组学及多区域测序数据，发现鞘脂代谢通路在TNBC中呈现高患者间异质性和低瘤内异质性，可作为克服肿瘤异质性的保守治疗靶点。研究人员构建了基于SPTLC2、SGMS1、SGPP2的预后模型，并通过抑制SPHK1实验验证其诱导TNBC细胞死亡的功效，为TNBC精准治疗提供新策略。

三阴性乳腺癌（TNBC）作为乳腺癌中最具侵袭性的亚型，因其缺乏雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）和人类表皮生长因子受体2（HER2）表达，治疗选择极为有限。更棘手的是，TNBC表现出显著的转录组多样性，即不同肿瘤之间甚至同一肿瘤内部基因表达谱的变异程度，这种异质性严重限制了化疗和免疫治疗的疗效。尽管免疫检查点抑制剂联合化疗已成为标准疗法，但TNBC通常呈现为"冷肿瘤"免疫微环境，对治疗反应不佳。因此，识别在异质性TNBC中保持稳定的保守分子通路，成为解决治疗耐药性的关键科学问题。

在这项发表于《Journal of Translational Medicine》的研究中，李健等人通过多组学整合分析，发现鞘脂代谢通路是TNBC中一个转录保守的潜在治疗靶点。研究人员采用了一系列先进的技术方法，包括：利用TCGA数据库进行基因组多样性分析（MATH算法）；对GSE176078数据集进行单细胞RNA测序分析，使用非负矩阵分解（NMF）识别瘤内异质性元程序；基于主成分分析（PCA）的细胞间欧氏距离量化转录组多样性；CellChat分析细胞通讯；多区域TNBC数据集的功能保守性分析；空间转录组学（GSE203612）验证靶点空间分布；以及体外细胞实验（CCK-8、活/死染色）和体内动物模型验证靶向治疗可行性。

基因组多样性可能介导TNBC的免疫抑制微环境

研究人员比较TNBC和非TNBC样本发现，TNBC具有显著更高的MATH评分，表明其基因组多样性更明显。低MATH肿瘤显示更高的免疫细胞浸润（B细胞、树突状细胞、巨噬细胞等）和免疫通路活性，而高MATH肿瘤则表现出增强的细胞周期调控，提示基因组多样性通过调控免疫抑制微环境和异常增殖特性影响治疗反应。

肿瘤细胞多样性的识别

通过分析GSE176078数据集的9个TNBC单细胞样本，研究人员鉴定了9个主要和29个次要细胞簇。恶性上皮细胞被进一步分为5个功能亚型：Cancer Basal SC（干细胞）、Cancer Cycling、Cancer Her2 SC、Cancer LumA SC和Cancer LumB SC。癌症干性基因在这些亚型中表现出多样表达模式，在单细胞水平证实了TNBC的转录组异质性。

TNBC转录组异质性元程序分析

应用非负矩阵分解（NMF）分析恶性细胞，识别出5个生物学显著的元程序（MPs）。这些元程序代表了瘤内异质性的转录模块，其在不同恶性亚群中的差异表达产生了功能多样性。MP1在Cancer Cycling细胞中富集最明显，而不同元程序在细胞亚型中的差异利用构成了瘤内转录组异质性景观。

TNBC中的转录组多样性和细胞通讯

基于PCA的转录组多样性评分将TNBC样本分为高多样性（Div-High）和低多样性（Div-Low）组。Div-High肿瘤中65岁以上患者和转移性乳腺癌（MBC）病例更多，提示年龄相关的遗传表观遗传改变和转移适应微环境可能增加转录组多样性。细胞通讯分析显示，Div-High组中Cancer Basal SCs与癌症相关成纤维细胞（CAFs）和循环肿瘤细胞的相互作用更活跃，通过PDGF-CC、FGF2等因子促进干性和耐药性。

高转录组多样性TNBC中的VEGF通路

Div-High肿瘤显示VEGF发送细胞增加，导致肿瘤微环境中促血管生成因子浓度升高。同时，表达RGS5的内皮细胞等介质细胞增加，与异常、不成熟血管相关。值得注意的是，PGF（胎盘生长因子）-VEGFR1相互作用成为主要通路贡献者，表明高多样性TNBC可能转向PGF-VEGFR1驱动的血管成熟，形成稳定的肿瘤支持血管网络。

转录保守的鞘脂代谢的识别

通过多区域TNBC数据集分析，研究人员发现低异质性基因主要富集于代谢通路，而高异质性基因富集于免疫相关通路。鞘脂代谢通路表现出最高的患者间异质性和最低的瘤内异质性，是分子分型和靶向治疗的理想生物标志物。空间转录组学证实鞘脂代谢活性在恶性和混合区域显著富集，且与免疫细胞呈负相关，表明该通路可能通过抑制抗肿瘤免疫微环境促进肿瘤进展。

鞘脂代谢相关基因预测TNBC预后

通过单变量和多变量Cox回归分析，研究人员构建了包含SPTLC2、SGMS1和SGPP2的预后风险评分模型。基于中位风险评分将患者分为高危和低危组，Kaplan-Meier生存分析显示两组总生存期存在显著差异。时间依赖性ROC曲线证实了模型的稳健预测能力。结合风险评分和肿瘤分期的列线图提供了个体化生存概率预测，校准曲线验证了其临床实用性。

靶向鞘脂通路有效诱导TNBC细胞死亡

TCGA数据分析显示，鞘脂代谢关键靶点SPHK1在TNBC肿瘤组织中表达显著上调。RT-qPCR证实TNBC细胞系中SPHK1 mRNA水平显著升高。使用特异性小分子抑制剂PF-543处理MDA-MB-231细胞，可诱导剂量依赖性细胞死亡。活/死细胞染色显示PF-543处理组红色荧光阳性信号广泛存在，绿色荧光细胞显著减少，证实了PF-543对TNBC细胞的强效细胞毒性作用。体内实验进一步证明靶向SPHK1可抑制肿瘤生长。

本研究系统阐述了鞘脂代谢作为TNBC转录保守通路的核心价值。研究人员证明基因组多样性是TNBC免疫抑制的核心驱动因素，单细胞分辨率下鉴定的元程序揭示了瘤内异质性的转录模块结构。高转录组多样性肿瘤表现出适应性网络重塑，包括癌症基底干细胞与CAFs的优先互作和VEGF通路重组。最关键的是，鞘脂代谢通路在TNBC中表现出高患者间异质性和低瘤内异质性的独特特征，使其成为克服肿瘤异质性的理想靶点。

该研究的临床意义在于：鞘脂代谢通路基因签名可独立于传统分期预测TNBC预后，结合遗传特征和肿瘤分期的列线图为长期预后评估提供了临床可部署工具。与VEGF抑制不同，鞘脂代谢的进化保守性使其在治疗压力下不易出现逃逸。SPHK1抑制在TNBC模型中的有效性验证了靶向该通路的治疗潜力，为目前缺乏有效靶向治疗的TNBC提供了新的治疗策略。

值得注意的是，鞘脂代谢通过S1P信号网络上调PD-L1表达和诱导T细胞耗竭来损害T细胞功能，靶向SPHK1可能通过调节S1P信号网络逆转免疫抑制环境，在TNBC中具有治疗潜力。这一发现将代谢重编程与免疫微环境调控联系起来，为理解TNBC的免疫逃避机制提供了新视角。

总之，这项研究不仅识别了一个跨越TNBC转录组多样性的保守治疗靶点，还提供了从基础发现到临床转化的完整证据链，为开发针对TNBC异质性的精准治疗策略奠定了坚实基础。鞘脂代谢作为预后生物标志物和治疗靶点的双重价值，使其在TNBC的个体化治疗中具有重要应用前景。