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膀胱癌是常见恶性肿瘤，治疗进展缓慢。为探寻有效预后及免疫治疗预测指标，研究人员构建免疫相关外泌体特征（IES）。结果显示，基于 RSF+Enet(alpha=0.2)算法的 IES 可预测膀胱癌患者生存结局及免疫治疗获益，为临床提供新方向。
在医学领域，膀胱癌一直是个棘手的难题。它是全球范围内常见的恶性肿瘤之一，仅在 2024 年，美国就有大约 83190 例新诊断病例和 16840 例死亡病例 。虽然像吸烟等一些风险因素已被确定，但膀胱癌发病的具体机制仍未完全明晰。在治疗方面，多年来进展缓慢，患者的 5 年生存率一直停滞不前。免疫治疗虽被视为膀胱癌治疗的新希望，例如膀胱内免疫治疗已成为高级别、高风险膀胱癌患者降低或预防复发和进展的金标准治疗方法，辅助使用 nivolumab 也能显著改善患者无病生存期 ，但目前用于指导免疫检查点抑制剂使用的生物标志物检测，其效用尚未得到充分确立。同时，外泌体在肿瘤发展、耐药和免疫治疗反应中的作用日益受到关注，不过外泌体相关生物标志物在膀胱癌预后和免疫治疗反应中的作用，还缺乏深入研究。
为了攻克这些难题，浙江省人民医院、杭州医学院附属人民医院泌尿外科的研究人员开展了一项重要研究。他们基于癌症基因组图谱（TCGA）和基因表达综合数据库（GEO）的数据，构建了膀胱癌免疫相关外泌体特征（Immune-related Exosome Signature，IES），并深入探究其在预测膀胱癌临床结局和治疗获益方面的作用。该研究成果发表在《Discover Oncology》上，为膀胱癌的研究和治疗开辟了新的道路。
研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。首先，从 ImmPort 数据库获取免疫相关基因，从 exoRBase 2.0 获取外泌体包裹基因，并从 TCGA、GSE13507 等多个数据库下载训练和测试队列数据。接着，使用 “limma” 软件包筛选差异表达基因（Differentially Expressed Genes，DEGs） 。之后，利用 10 种机器学习方法构建 IES，还运用了生存分析、免疫浸润分析等多种生物信息学分析方法。
下面来看具体的研究结果：
- 机器学习构建预后 IES：研究人员通过分析，确定了 7270 个膀胱癌与正常组织的差异表达基因。经过一系列筛选，得到 517 个免疫相关外泌体包裹基因（IREGs），并进一步确定了 25 个潜在预后基因。基于这些基因，通过机器学习构建了 IES，其中基于 RSF+Enet(alpha=0.2)算法的模型表现最佳，平均 C 指数达到 0.75 。根据该模型计算的 IES 评分，将膀胱癌患者分为高低两组，低 IES 评分组患者临床结局更好，在多个数据集中，1 - 3 - 5 年的 ROC 曲线下面积（AUC）较高。
- IES 性能评估：与临床特征相比，IES 在预测膀胱癌预后方面具有更高的 C 指数，且在多因素分析中，被证明是膀胱癌预后的独立危险因素。同时，其 C 指数高于许多已有的膀胱癌特征模型。研究人员还构建了列线图，该图能较好地预测膀胱癌患者的生存结局。
- IES 与肿瘤免疫微环境的关系：IES 评分与多种免疫细胞呈负相关，高 IES 评分的膀胱癌患者免疫细胞水平和免疫相关功能较低，肿瘤免疫功能障碍和排斥（TIDE）评分、免疫逃逸评分、肿瘤内异质性（ITH）评分较高，而 PD1&CTLA4 免疫表型评分较低 。这表明高 IES 评分患者从免疫治疗中获益较少。
- IES 作为预测膀胱癌治疗获益的指标：低 IES 评分组的膀胱癌患者免疫检查点和 HLA 相关基因表达更高，TMB 评分、PD1&CTLA4 免疫表型评分更高，TIDE 评分、免疫逃逸评分、ITH 评分更低，预示着更好的免疫治疗效果。在三个免疫治疗队列中也验证了这一结果，且低 IES 评分患者对某些化疗和靶向治疗药物的 IC50值更高 。
- 不同 IES 评分组的功能富集差异：高 IES 评分的膀胱癌患者在 toll 样受体信号通路、NOD 样受体信号通路和癌症相关通路中富集；低 IES 评分患者则在 T 细胞受体信号通路、核糖体以及抗原加工和呈递等通路中富集 。低 IES 评分的膀胱癌患者癌症相关特征评分更低。
- HGF 的生物学功能：对 IES 贡献最大的 HGF 在膀胱癌组织和细胞系中水平较高。敲低 HGF 后，J82 和 T24 细胞的增殖明显受到抑制。
研究结论和讨论部分，本研究成功构建了膀胱癌的最优 IES，它不仅能作为预测膀胱癌患者临床结局的生物标志物，低 IES 评分预示着更好的临床结局；还可作为免疫治疗的指标，低 IES 评分意味着更好的免疫治疗获益。然而，研究也存在一些局限性，如训练和测试队列来自不同数据库，可能存在异质性，需要更多的内部临床队列或前瞻性研究进行验证，同时也需要进一步开展功能实验来验证 IES 基因的功能。但总体而言，该研究为膀胱癌的预后评估和免疫治疗提供了新的思路和潜在的生物标志物，具有重要的临床意义，有望推动膀胱癌治疗领域的进一步发展。
