整合bulk RNA-seq与scRNA-seq数据探索儿童B-ALL细胞死亡模式多样性并构建程序性细胞死亡相关复发预测模型

本研究针对儿童B细胞急性淋巴细胞白血病（B-ALL）复发预测难题，通过整合单细胞转录组（scRNA-seq）和批量转录组（bulk RNA-seq）数据，系统分析了16种程序性细胞死亡（PCD）模式，鉴定出7个关键基因（BIK/TSPO/BCL2L2/PIP4K2C/MLKL/STAT2/WWOX）构建细胞死亡指数（CDI）预测模型，揭示了PCD模式与肿瘤微环境、免疫特征及药物敏感性的关联，为个体化治疗提供新思路。该成果发表于《Scientific Reports》。

　　

在儿童血液肿瘤领域，B细胞急性淋巴细胞白血病（B-ALL）虽经治疗可使90%患儿获得5年生存，但仍有15-20%患者面临复发困境，其生存率骤降至50%以下。复发机制复杂多变，涉及表观遗传调控异常、药物代谢改变及肿瘤微环境重塑等多重因素。尤其令人困扰的是，程序性细胞死亡（Programmed Cell Death， PCD）在白血病进展中扮演着"双刃剑"角色——既可清除恶性细胞，又能促进耐药产生。这种生物学行为的矛盾性，使得准确预测复发和制定干预策略变得极具挑战性。

南方医科大学南方医院儿科的研究团队在《Scientific Reports》发表创新性研究，通过多组学整合分析揭示了PCD模式在B-ALL复发中的关键作用。研究人员首先系统评估了16种PCD途径的活性特征，进而构建出具有临床转化价值的复发预测模型，为破解B-ALL治疗瓶颈提供了分子层面的新见解。

研究采用三大关键技术方法：首先从TARGET、GEO和南方医院自建队列（78例）获取转录组与临床数据；其次运用单细胞转录组（GSE130116）解析PCD模式的空间分布；最后通过机器学习（LASSO回归）筛选出7基因标志物构建CDI模型。免疫微环境分析采用CIBERSORT算法，药物敏感性预测则基于pRRophetic平台。

儿童B-ALL患者程序性细胞死亡模式的整体特征

研究团队从1571个PCD相关基因入手，涵盖凋亡（apoptosis）、铁死亡（ferroptosis）、自噬（autophagy）等16种死亡形式。通过单样本基因集富集分析（ssGSEA），发现9种PCD模式与复发显著相关：铁死亡、自噬、坏死性凋亡（necroptosis）、entotic cell death和alkaliptosis具有保护作用，而凋亡、netotic cell death、oxeiptosis和NETosis则促进复发。这一发现首次系统描绘了B-ALL中PCD模式的"活性图谱"，为理解复发机制奠定基础。

单细胞测序揭示PCD模式的空间分布

研究人员对7例初诊患儿的39，926个单细胞进行分析，鉴定出Pro-B-cell-CD34⁺、T细胞等7类细胞群。通过AUCell算法计算发现，除oxeiptosis和netotic cell death外，多数复发相关PCD模式广泛激活，尤其在凋亡、自噬、铁死亡和坏死性凋亡途径中表现显著。这种单细胞分辨率的分析，揭示了PCD活性的细胞类型特异性，暗示不同细胞亚群对治疗反应的异质性可能源于死亡途径的差异激活。

CDI预测模型的构建与验证

研究团队从356个初筛基因中，通过LASSO回归精炼出7个关键基因：促凋亡基因BIK、BCL2L2、WWOX，自噬相关基因TSPO、PIP4K2C，以及坏死性凋亡调控因子MLKL和STAT2。由此构建的CDI模型公式为：CDI=(0.08118×BIK)+(0.35611×TSPO)+(-0.03171×BCL2L2)+(0.24034×PIP4K2C)+(-0.18908×MLKL)+(-0.15406×STAT2)+(0.74128×WWOX)。在训练集和验证集中，高CDI组患者的无复发生存期（RFS）显著缩短，1年/3年/5年预测AUC值最高达0.943。值得注意的是，在多因素分析中CDI独立于年龄、白细胞计数等传统指标，且TCF3::PBX1融合基因患者预后最差。

肿瘤微环境与治疗敏感性关联

免疫浸润分析显示，高CDI组浆细胞比例升高而M2型巨噬细胞减少。CDI评分与多种免疫检查点分子显著相关，如正相关于CD274（PD-L1）、负相关于CTLA4。通路富集揭示高CDI组激活脂肪酸代谢、NOTCH信号等促癌通路，而干扰素应答通路受抑。药物敏感性预测表明，低CDI组对舒尼替尼（sunitinib）、硼替佐米（bortezomib）等药物更敏感，为临床用药选择提供参考。

这项研究通过多组学整合，首次系统描绘了儿童B-ALL中PCD模式的分子景观，其创新性主要体现在三方面：一是建立的CDI模型突破传统临床指标的局限，实现分子水平的复发预测；二是揭示了PCD调控与免疫微环境的交互网络，为联合免疫治疗提供靶点；三是鉴定的7基因标志物涵盖凋亡、自噬等多条死亡途径，暗示不同PCD形式间的"交叉对话"可能影响治疗反应。特别值得关注的是，自噬相关基因TSPO和PIP4K2C的纳入，为解释糖皮质激素耐药机制提供了新视角——这两个基因分别调控线粒体应激和磷脂代谢，可能是克服耐药的新靶点。

研究的临床转化价值在于：CDI模型可早期识别高危患者，指导强化治疗；而PCD特征与药物敏感性的关联，则为"精准用药"决策提供依据。未来研究需扩大样本验证模型的普适性，并深入探究MLKL等关键分子调控死亡途径转换的机制。这项成果标志着儿童B-ALL治疗从"经验性化疗"向"分子分型指导的个体化治疗"迈出重要一步。