染色质调控因子与肿瘤微环境互作机制：宫颈癌精准治疗新策略

《Journal of Translational Medicine》：Integrated single-cell, spatial, and bulk transcriptomics reveal a chromatin regulator-TME prognostic framework guiding precision therapy in cervical cancer

本研究针对宫颈癌预后预测和免疫治疗响应机制不明确的临床难题，通过整合单细胞转录组、空间转录组和批量转录组数据，构建了染色质调控因子（CRG）与肿瘤微环境（TME）的联合预后模型。研究发现CRG-TME分类器可有效区分患者预后差异，并揭示关键基因TSPYL2通过调控MAPK信号通路和免疫逃逸抑制宫颈癌恶性进展。该研究为宫颈癌个体化治疗提供了新的生物标志物和靶向策略。

　　

宫颈癌作为全球女性第四大常见恶性肿瘤，其发病率和死亡率居高不下，尤其值得关注的是近年来年轻患者比例显著上升。尽管HPV疫苗和早期筛查手段不断普及，晚期和复发宫颈癌患者的治疗选择依然有限，5年总体生存率不足20%，这凸显了寻找精准分子预测指标和有效治疗靶点的紧迫性。

在这一背景下，表观遗传调控成为癌症研究的新焦点。染色质调控因子（CRs）作为表观遗传的上游调控者，通过DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑三大机制，在肿瘤发生、发展和治疗响应中发挥关键作用。越来越多的证据表明，染色质调控因子基因（CRGs）的异常表达与炎症、免疫、细胞增殖和凋亡等多种生物学过程密切相关。然而，CRGs如何与肿瘤微环境（TME）相互作用影响宫颈癌的预后和免疫治疗响应，至今尚未有系统研究。

肿瘤微环境是一个复杂的生态系统，包含肿瘤细胞、免疫细胞、基质细胞、细胞外基质等多种成分。这些组分之间的动态相互作用影响着肿瘤细胞的生长、转移、免疫逃逸等关键过程。在宫颈癌中，肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）随着高危HPV整合感染的增加而逐渐积累，通过激活STAT3信号通路上调淋巴管内皮细胞中趋化因子的表达，进而招募更多巨噬细胞和肿瘤细胞，促进有效的淋巴结转移。此外，表达PD-1的肿瘤浸润树突状细胞（DCs）与晚期疾病和CD8⁺ T细胞失活相关，凸显了它们在肿瘤免疫逃逸和疾病进展中的关键作用。

值得注意的是，失调的CRGs表达可能破坏TME并影响免疫响应。例如，在子宫体子宫内膜癌中，低CRG风险组患者表现出更高水平的免疫浸润和突变负荷，使其对免疫治疗和化疗药物更加敏感。染色质调控因子CHD1的缺失已被证明可以重塑前列腺癌中的免疫抑制性TME，在PTEN缺陷模型中发挥抗肿瘤活性并抑制肿瘤进展。组蛋白去乙酰化酶和蛋白酶体抑制剂的组合在鼠模型中可激活CD8⁺ T细胞并增强宫颈癌的后续免疫响应。这些发现表明，全面理解TME细胞与CRG之间的关系可能有助于识别宫颈癌的新分子生物标志物和治疗靶点。

本研究采用的技术方法主要包括：从TCGA和GEO数据库获取宫颈癌样本的表达谱和生存数据；通过单变量Cox回归和LASSO回归分析筛选预后相关的CRGs；使用CIBERSORT算法评估22种免疫细胞浸润水平；整合单细胞转录组（E-MTAB-11948）和空间转录组（10X Genomics Visium）数据进行细胞类型注释和细胞通讯分析；通过TIDE算法预测免疫治疗响应；利用GDSC数据库进行药物敏感性分析；通过体外实验验证TSPYL2基因功能。

Identification of prognostic CRGs and TME cells

研究人员首先从已发表文献中提取了870个CRGs，通过差异表达分析和单变量Cox回归分析，在TCGA训练数据集（n=309）中鉴定出18个与宫颈癌患者总生存期显著相关的CRGs。LASSO回归分析最终筛选出15个预后CRGs用于构建CRG评分。同时，通过CIBERSORT算法评估宫颈癌样本中22种免疫细胞的丰度，Kaplan-Meier生存曲线分析确定了3个与预后正相关的免疫细胞（初始B细胞、活化CD4记忆T细胞和CD8 T细胞）用于构建TME评分。

Prognostic value and function assessment of CRG score and TME score

基于预后CRG和TME特征构建的评分系统显示，高CRG评分患者预后较差，而高TME评分患者预后较好。相关性分析表明CRG评分与大多数免疫细胞呈负相关。GSEA分析揭示CRG评分组富集于ECM受体相互作用、黏着斑、TGF-β信号通路和癌症通路等，而TME评分则与抗原加工呈递、移植排斥和细胞黏附分子等免疫相关通路密切关联。

Evaluation of the functions of CRG score at single-cell landscape

单细胞数据分析显示，免疫细胞（如CD8 T细胞和NK细胞）的CRG评分显著低于基质细胞或上皮细胞。空间转录组分析结果与单细胞分析一致，高CRG评分区域主要集中在基质和上皮区域。

Cell-cell communication analysis between high-and low-CRG groups

CellChat算法分析显示，高CRG评分组的细胞间相互作用强度整体增加。成纤维细胞和基质细胞与CD8⁺ T细胞、单核细胞、NK细胞和巨噬细胞之间的相互作用显著增强。比较通路分析显示MHC-I、MIF、SPP1、FN1、VEGF和PTN等关键信号通路在高评分组中显著上调。

CRG-TME classifier was an independent prognostic indicator for cervical cancer

整合CRG和TME评分开发的CRG-TME分类器将患者分为四个亚组。生存分析表明CRG^high/TME^low亚组预后最差，CRG^low/TME^high亚组预后最佳。ROC分析显示该分类器对3年、5年和7年总生存期的预测AUC分别为0.693、0.727和0.757。多变量Cox回归分析证实CRG-TME分类器是宫颈癌的独立预后因素。

Distinct patterns of tumor somatic mutations among CRG-TME subgroups

体细胞突变景观分析显示，CRG^low/TME^high亚组的基因突变率（89.98%）高于CRG^high/TME^low亚组（78.41%）。CRG^low/TME^high亚组显示更高的肿瘤突变负荷（TMB），且CRG^low/TME^high+TMB^high亚组患者生存结局最佳。

Different immune landscapes in tumors among CRG-TME subgroups

肿瘤免疫周期分析显示，CRG^low/TME^high组在招募T细胞、CD4 T细胞、CD8 T细胞和Th1细胞方面评分更高。该亚组还表现出大多数免疫检查点基因、免疫激活基因、MHC、趋化因子和趋化因子受体的表达水平显著升高。

CRG-TME classifier-guided treatment strategies

TIDE分析表明，CRG^low/TME^high亚组有最高比例（79%）的患者对免疫检查点阻断有响应。在IMvigor210和GSE78220真实世界免疫治疗队列中的验证进一步证实了CRG评分在预测免疫治疗获益方面的价值。药物敏感性分析显示CRG^high/TME^low亚组对ERK 2440、SCH772984和Ulixertinib等MAPK通路抑制剂更敏感，而CRG^low/TME^high亚组对顺铂、吉西他滨和环磷酰胺更敏感。

Validation of the function of the prognostic gene TSPYL2 in cervical cancer

通过Friends分析确定TSPYL2为预后的关键贡献基因。实验验证显示TSPYL2在宫颈癌组织中表达下调，低表达患者预后较差。体外功能实验证实过表达TSPYL2可显著抑制宫颈癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力。

机制研究表明，TSPYL2过表达显著抑制MAPK和JNK信号通路相关蛋白（p-ERK、p-P38和p-JNK）的磷酸化。免疫浸润分析显示高TSPYL2表达组中T细胞、CD8 T细胞、细胞毒性淋巴细胞和B细胞等免疫细胞浸润水平更高。mIHC分析进一步证实高TSPYL2表达样本中CD8 T细胞浸润水平显著增强，而PD-L1阳性细胞水平明显降低。

本研究通过整合多组学数据，系统阐明了染色质调控因子与肿瘤微环境在宫颈癌中的相互作用机制。开发的CRG-TME分类器不仅能够有效预测患者预后，还能指导免疫治疗和化疗的药物选择。特别重要的是，研究发现TSPYL2作为新的肿瘤抑制基因，通过调控MAPK通路和免疫逃逸抑制宫颈癌恶性进展。这些发现为理解宫颈癌的表观遗传调控机制提供了新视角，为开发个体化治疗策略奠定了理论基础，对改善宫颈癌患者临床结局具有重要转化意义。该研究发表于《Journal of Translational Medicine》，为宫颈癌精准医疗提供了有价值的生物标志物和潜在治疗靶点。