前列腺癌相关成纤维细胞分子图谱揭示基质异质性及药物敏感性新机制

《Cell Death Discovery》：Molecular profiling of ex vivo prostate cancer CAF models captures stromal heterogeneity and drug vulnerabilities

本研究针对前列腺癌(PCa)肿瘤微环境中癌症相关成纤维细胞(CAF)表型多样性及靶向治疗策略不明确的难题，通过整合单细胞RNA测序(scRNA-seq)和高通量药物敏感性测试(DSRT)技术，首次系统构建了7例初治PCa患者的原代CAF模型。研究发现CAF存在包括肌成纤维细胞样CAF(myCAF)、炎症性CAF(iCAF)在内的5种功能亚型，并鉴定出SOX/FOX/STAT3转录因子网络调控关键促癌表型。药物筛选显示CAF对达沙替尼、米哚妥林等多激酶抑制剂及FGFR抑制剂(AZD4547、厄达替尼)具有显著敏感性，为开发靶向基质疗法提供了重要理论依据。

　　

前列腺癌作为全球男性发病率第二的恶性肿瘤，其治疗耐药与肿瘤微环境(TME)的调控密不可分。在肿瘤微环境的复杂生态中，癌症相关成纤维细胞(CAF)犹如"建筑师"般塑造着肿瘤生长的土壤，然而这些细胞具有高度异质性，其亚型分类、功能特性及靶向策略始终是领域内的认知盲区。传统研究受限于CAF模型的缺乏，难以捕捉患者个体间的基质差异，导致FAP等基质靶向疗法的临床疗效波动不定。为此，芬兰研究团队在《Cell Death Discovery》发表最新研究，通过多组学整合分析揭示了前列腺癌CAF的分子图谱与药物敏感性特征。

研究团队采用免疫组化(IHC)、单细胞RNA测序(scRNA-seq)和高通量药物敏感性耐药测试(DSRT)三大关键技术，对7例初治前列腺癌患者来源的原代CAF模型进行系统分析。样本队列来自接受根治性前列腺切除术的患者肿瘤活检组织，通过酶消化法分离培养低传代CAF细胞，并纳入PF179T CAF细胞系、WPMY-1良性前列腺基质细胞系及LNCaP、22Rv1前列腺癌细胞系作为对照。

PCa来源CAF在原位和离体条件下呈现独特形态学和标志物表达

通过H&E染色证实样本间上皮-基质比例存在差异，IHC检测显示FAP和PDGFRβ在肿瘤基质中显著表达。成功建立的7例原代CAF均呈现典型纺锤形形态，免疫荧光验证其表达FAP、PDGFRβ、波形蛋白(VIM)和αSMA等CAF标志物，而角蛋白(pan-CK)阴性排除上皮细胞污染。

前列腺癌来源原代CAF的转录组景观显示高度异质性和明显亚型

UMAP分析显示原代CAF形成独立于良性基质细胞和癌细胞的转录簇。scRNA-seq揭示ACTA2(αSMA)和TAGLN等高表达于CAF群体，而VIM、FAP、SULF1等经典标志物呈现异质性表达。通过基因签名鉴定出抗原呈递CAF(apCAF)、炎症性CAF(iCAF)和肌成纤维细胞样CAF(myCAF)等亚型特征。Western blot在蛋白水平验证了FAP、PDGFRβ等标志物的表达。

离体CAF显示独特的基质信号通路和谱系特异性转录因子调节组

Leiden聚类鉴定出7个CAF亚群，对应5种功能亚型：侧重ECM/收缩性的myCAF(簇1：FN1、SERPINE1)、黏附相关myCAF(簇4：ITGA8、LGALS1)、细胞骨架组织myCAF(簇6：MACF1)、iCAF(簇3：CXCL1、TMEM176A/B)、代谢CAF(metCAF)(簇2：ALDH1A1、FTH1)、apCAF(簇7：CD83)和神经元样CAF(nCAF)(簇5：SLITRK4)。PROGENy通路分析显示CAF中JAK-STAT、TNFα、TGFβ等基质相关通路高度活化。pySCENIC分析鉴定SOX4、FOXF1、STAT3等转录因子为关键调控因子。

前列腺癌中可靶向的CAF相关基因

研究重点评估了PDPN、PRSS3、GREM1、LGALS1和FAP等潜在可靶向分子。转录组分析显示GREM1、LGALS1和FAP在CAF中广泛表达，而PDPN和PRSS3呈现簇特异性模式。相关性分析揭示GREM1与整合素/ECM信号相关，LGALS1与细胞骨架代谢调节因子共表达，PDPN与免疫调节因子关联，PRSS3与Wnt通路调节因子相关，FAP则与基质沉积和侵袭基因密切相关。

原代CAF展现共享的药物反应表型

DSRT筛选396种 oncology 化合物显示，原代CAF与PF179T形成独立的药物反应簇，明显区别于良性基质和上皮癌细胞。CAF#7(FAP高表达myCAF亚型)与LNCaP比较显示，CAF对米哚妥林、LY-2874455等FGFR抑制剂更为敏感，而上皮细胞对AKT通路抑制剂反应更佳。热图分析鉴定出在CAF中具有一致活性的化合物组，包括达沙替尼、VS-4718、FGFR抑制剂以及铁死亡诱导剂RSL3等非经典靶向药物。

研究结论与讨论部分强调，该研究首次系统描绘了前列腺癌CAF的分子异质性图谱，鉴定出5种功能亚型及其特异性转录调控网络。针对CAF可塑性特点，研究提出调节而非清除CAF功能的治疗新策略。发现的激酶抑制剂敏感性特征为开发靶向基质疗法提供了直接依据，特别是多激酶抑制剂和FGFR抑制剂展现显著潜力。虽然2D培养模型和样本量存在局限，但该研究建立的CAF模型平台为前列腺癌精准医疗提供了重要资源，对胰腺癌、乳腺癌等实体瘤的基质靶向治疗也具有借鉴意义。