基于机器学习构建膀胱癌二硫键相关预后模型（DRPS）揭示免疫微环境特征及治疗新靶点

膀胱癌作为男性第四大恶性肿瘤，存在治疗生物标志物有限和免疫治疗异质性响应等临床难题。浙江省人民医院团队通过整合TCGA和GEO队列数据，采用10种机器学习算法开发了二硫键相关预后特征（DRPS），揭示CALR、HSPA5等8个核心基因通过调控癌症相关成纤维细胞浸润和APC共抑制通路塑造免疫抑制微环境，预测患者对顺铂和免疫检查点抑制剂的敏感性差异，为个体化治疗提供新策略。

　　

膀胱癌是全球泌尿系统最常见的恶性肿瘤之一，其临床异质性显著，从非肌层浸润性（NMIBC）到肌层浸润性（MIBC）病变呈现广泛谱系。尽管手术、化疗和免疫治疗等多模式治疗取得进展，晚期患者仍面临高复发率、耐药性和不良预后。现有临床指标如肿瘤分期分级预测能力有限，且缺乏有效生物标志物指导治疗选择。近年来，二硫键稳态失衡诱导的"二硫键死亡（disulfidptosis）"机制被证实可通过破坏细胞骨架网络触发程序性细胞死亡，为癌症治疗提供新方向。在膀胱癌中，SLC7A11等二硫键调控基因的过表达与代谢重编程、化疗耐药和免疫抑制微环境形成密切相关。

浙江省人民医院泌尿外科团队在《Scientific Reports》发表研究，整合TCGA（n=412）和GEO（GSE13507/GSE31684/GSE32894）队列数据，采用随机生存森林（RSF）、Lasso等10种机器学习算法构建二硫键相关预后特征（DRPS）。通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）解析GSE130001数据集21,342个细胞的基因表达模式，结合免疫微环境分析和药物敏感性预测，最终建立包含CALR、HSPA5等8个核心基因的预后模型。

关键技术方法包括：1）从TCGA和GEO数据库获取412例膀胱癌转录组数据；2）采用limma包筛选407个差异表达基因（DEGs）与59个二硫键相关DEGs；3）通过StepCox[backward]算法构建最优DRPS模型（平均C-index=0.658）；4）利用immunedeconv包整合CIBERSORT等7种算法评估免疫细胞浸润；5）基于GDSC数据库预测药物IC₅₀值；6）通过qRT-PCR验证T24细胞系中核心基因表达。

研究结果
Identification of prognostic genes associated with disulfide in BLCA
分析发现407个差异表达基因中59个与二硫键相关，经单变量Cox分析筛选出22个预后基因，其中SLC7A11等基因与膀胱癌代谢重编程和化疗耐药相关。

Synthesized multiple machine learning algorithms developed a prognostic model
StepCox[backward]算法构建的8基因模型（风险评分=0.224×CALR+0.320×HLA-G+...）在验证队列中表现最优，1/3/5年AUC达0.721/0.710/0.717，高危组总生存期显著缩短（p<0.001）。

Clinically relevant performance characterization of prognostic signatures
DRPS风险评分是独立预后因素（HR=2.335），其预测效能优于传统临床指标，列线图校准曲线显示1/3/5年预测准确性良好（C-index=0.696）。

Analysis of the relationship between DRPS and tumor immune microenvironment
高危组呈现免疫抑制特征：癌症相关成纤维细胞（CAFs）浸润增加（p<0.01）、APC共抑制通路上调、CD28/CD80等免疫检查点高表达，且更常见于伤口愈合（C1）和IFN-γ主导（C2）免疫亚型。

Drug treatment response prediction and drug sensitivity analysis
高危组对顺铂和吉西他滨更敏感（IC₅₀降低37.2%），但TIDE评分更高提示免疫治疗原发耐药；Elephantine和来氟米特等实验药物显示出特异性敏感性。

Single-cell analysis for core biomarkers in BLCA
单细胞聚类揭示CALR和HSPA5在内皮细胞、上皮细胞和成纤维细胞中广泛表达，通过调控细胞间互作网络加剧微环境异质性。

讨论与结论
该研究首次建立膀胱癌二硫键相关预后模型（DRPS），阐明CALR和HSPA5等基因通过三重机制影响预后：1）诱导内质网应激和铁死亡抵抗；2）通过HLA-G介导免疫逃逸；3）激活TGF-β/LTBP1通路促进基质重塑。模型预测高危患者虽对PD-1抑制剂响应差，但可能受益于靶向二硫键代谢的药物（如Elephantine）。局限性在于TCGA队列中NMIBC样本仅4例，且缺乏蛋白水平验证。未来可通过类器官药物测试进一步优化治疗策略，为膀胱癌精准医疗提供新工具。