人工智能驱动单细胞 RNA 测序与转录组分析，揭示载脂蛋白 E 在胃癌预后和治疗中的作用

为解决胃癌高死亡率及缺乏特异性诊断方法的问题，研究人员探究 APOE 作用，发现其可作为预后标志物和治疗靶点。

　　《胃癌：探寻 APOE 在其中的关键作用》

胃癌，这个全球范围内的健康 “大麻烦”，每年都无情地夺走超 70 万人的生命。早期胃癌就像个 “隐藏的杀手”，症状不明显，等发现时往往已到晚期。目前，早期诊断主要依赖食管胃十二指肠镜检查，晚期则靠手术、化疗、放疗和免疫治疗等 “多管齐下”，可即便如此，患者的总体生存率依旧低得让人揪心。肿瘤异质性更是 “雪上加霜”，传统测序方法分析的是众多细胞的平均值，细胞异质性信息就这样被 “埋没” 了。

在这样的困境下，桂林医学院、桂林市人民医院等机构的研究人员决心展开一场探索之旅。他们聚焦于一个关键问题：如何利用先进技术剖析胃癌的复杂性，找到新的预后标志物和治疗靶点？于是，一项结合单细胞 RNA 测序（scRNA-seq，一种能在单个细胞水平对基因组、转录组和表观基因组进行测序分析的技术）和转录组分析，并借助人工智能（AI）驱动的研究拉开了帷幕。该研究成果发表在《Discover Oncology》上，为胃癌研究领域带来了新的曙光。

研究人员开展这项研究时，采用了多种关键技术方法。数据来源丰富，从癌症基因组图谱（TCGA）数据库下载胃腺癌（STAD）的表达谱和临床信息样本，从基因表达综合数据库（GEO）获取相关微阵列数据集，还从 GSE183904 数据集得到 scRNA-seq 计数矩阵。利用 “Seurat” 等软件包对数据进行处理，包括单细胞质量控制、聚类分析，还有细胞轨迹推断、细胞相互作用分析等。同时，通过细胞实验，如转染小干扰 RNA（siRNA）抑制 APOE 表达，开展 CCK-8 实验、划痕实验、凋亡分析等，从多维度深入探究 APOE 在胃癌中的作用。

下面让我们来看看具体的研究结果：

• 评估肿瘤微环境：研究人员分析 GSE183904 数据集后发现，与正常样本相比，胃癌患者样本中 CD⁸⁺T 细胞明显减少，调节性 T 细胞增多，而且免疫检查点抑制基因在胃癌细胞亚群中高表达，这表明胃癌的肿瘤微环境（TME）存在免疫耗竭现象，癌细胞可能通过免疫逃避促进胃癌发展。
• CD⁸⁺T 细胞和单核 / 巨噬细胞亚群的伪时间分析：CD⁸⁺T 细胞亚群中，免疫抑制基因广泛表达，整体分化倾向于免疫耗竭；单核 / 巨噬细胞亚群则主要表达巨噬细胞免疫抑制基因，这揭示了不同细胞亚群在生长分化过程中的不同模式。
• 单核 / 巨噬细胞亚群的细胞相互作用分析：胃癌样本中细胞相互作用对更多，单核 / 巨噬细胞亚群与其他细胞亚群相互作用频繁。与正常组织相比，胃癌组织中特定受体 - 配体对显著增多，这意味着这些受体 - 配体对可能在胃癌发生发展中发挥重要作用。
• APOE 被确定为关键基因并与 M2 巨噬细胞相关：通过分析差异表达基因（DEGs），研究人员发现 APOE 与 M2 巨噬细胞标记基因显著正相关，这表明 APOE 可能通过促进 M2 巨噬细胞基因表达来推动胃癌的发生和发展。
• APOE 的泛癌分析：APOE 在多种胃肠道肿瘤中广泛表达，在胃癌和食管癌中高表达，且与胃癌分期相关。在免疫亚型方面，APOE 主要表达 IFN-γ，可促进巨噬细胞从促炎的 M1 表型向抗炎的 M2 表型转变，进而影响肿瘤微环境。
• 构建 APOE 相关生存模型：研究人员构建了包含 APOE 等六个基因的预后生存模型，该模型与患者的 T、N 分期、年龄和性别密切相关，经外部验证，能有效评估胃癌患者的预后，高风险组患者死亡人数更多，相关基因表达水平更高。
• APOE 相关模型的免疫浸润和富集分析：高风险组中 M2 巨噬细胞更多，CD⁸⁺T 细胞更少，低风险组则相反。富集分析表明，高风险组与髓样细胞激活、巨噬细胞分化等过程相关，低风险组与免疫反应激活等过程相关，这为胃癌免疫治疗提供了重要的指导意义。
• APOE 与药物敏感性分析：CellMiner 数据库分析显示，APOE 表达与大多数药物敏感性呈负相关，与部分药物呈正相关，这为临床治疗选择药物提供了参考。
• APOE 促进胃癌细胞生长：细胞实验表明，抑制 APOE 表达后，胃癌细胞活力、迁移能力受到抑制，凋亡增加，这说明 APOE 是促进胃癌细胞生长的癌基因。

在讨论部分，研究人员指出，本研究全面揭示了免疫相关基因的表达模式及其对胃癌免疫微环境、临床特征和预后的影响。APOE 高表达及其生存模型与胃癌预后不良显著相关，APOE 可能通过诱导 M2 巨噬细胞激活来促进胃癌生长。不过，研究也存在一些局限性，比如数据来源和样本选择有偏差，生物信息学分析方法存在局限，临床应用也受个体差异影响。

总的来说，这项研究为胃癌的诊断、预后评估和治疗提供了新的思路和潜在靶点。未来，还需要进一步深入研究 APOE 促进胃癌进展的具体机制，克服现有研究的局限性，为胃癌患者带来更多的希望和可能。