编辑推荐：
为解决 pAML 高复发率、治疗抵抗等问题，研究人员开展 pAML 中双硫死亡研究。通过多组学分析，发现高双硫死亡评分与不良预后相关，鉴定出 DSP3 亚型，还找到 STF-31 等潜在药物，为治疗提供新方向。
儿童白血病作为全球最常见的儿童肿瘤，其中急性髓系白血病（AML）的治疗一直面临着诸多挑战。尽管随着对白血病发病机制的深入研究以及临床诊断和治疗方案的进步，儿童 AML（pAML）患者的生存时间有了显著改善，但三年总生存率（OS）仅为 62~69%，无事件生存率（EFS）为 53.4~61%，高复发率、治疗耐药、靶向治疗药物有限以及缺乏精准医疗等问题依然普遍存在。近年来，程序性细胞死亡（PCD）的新形式不断被发现，如铁死亡、焦亡、铜死亡等，它们与白血病的发生发展密切相关，为抗白血病的创新治疗策略提供了新途径。双硫死亡作为一种新发现的程序性细胞死亡方式，由葡萄糖剥夺触发，在 SLC7A11 高表达的 AML 细胞中表现出潜在的治疗脆弱性，但在 pAML 中的研究却几乎空白，其生物学意义和临床预后价值尚未有全面研究。为了填补这一研究空白，华中科技大学同济医学院附属同济医院的研究人员开展了相关研究，旨在通过多组学分析揭示 pAML 中双硫死亡的特征，鉴定新的亚型，为基于 pAML 发病机制优化传统治疗方案提供新见解。该研究成果发表在《Cancer Cell International》上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，收集了来自 TARGET AML 项目和圣犹大儿童研究医院队列的 2363 份 pAML 样本，包含批量转录组、临床观察和其他组学水平数据，同时获取了 28 名参与 TARGET AML 项目患者的单细胞 RNA 测序（scRNA seq）原始数据。然后，利用 ssGSEA 方法计算每个人的程序性细胞死亡（PCD）评分，通过 ConsensusClusterPlus 包对基于双硫死亡相关特征的 pAML 表达矩阵进行无监督聚类分析，确定最佳聚类数。此外，还运用了基因集变异分析（GSVA）、基因集富集分析（GSEA）、CIBERSORTx 计算肿瘤微环境（TME）中各种免疫细胞的比例、pRRophetic 包基于癌症药物敏感性基因组学（GDSC）数据库测量药物的半最大抑制浓度（IC50）等技术方法，同时结合体外细胞实验，包括慢病毒转导、活性氧（ROS）检测、逆转录定量实时聚合酶链反应（RT-qPCR）等验证研究结果。
不同程序性细胞死亡特征在儿童急性髓系白血病中的表现
研究人员首先评估了原发性 pAML 中各种 PCD 类型的富集水平，发现碱中毒死亡、双硫死亡和铜死亡的评分在白血病细胞中显著升高，而网织细胞死亡和 Parthanatos 的评分相对低于正常骨髓细胞。通过分析总生存率（OS）和无进展生存率（PFS），发现铁死亡、凋亡和双硫死亡的评分是危险因素，而铜死亡、Parthanatos 和坏死性凋亡的评分在 pAML 中起保护作用。在化疗反应方面，复发时双硫死亡、凋亡、自噬的评分显著增加，铜死亡、Parthanatos 的评分降低。不同分子亚型的 pAML 也表现出不同的 PCD 模式，如 KMT2A 重排患者的双硫死亡平均水平升高，而核心结合因子（CBF）AML 患者的双硫死亡水平较低。此外，双硫死亡水平与白细胞（WBC）计数和外周血原始细胞百分比呈负相关，与骨髓原始细胞百分比无显著关系。单细胞水平分析显示，白血病干细胞（LSCs）的双硫死亡水平相对较低，而分化良好的恶性单核细胞的双硫死亡水平升高，且恶性细胞的双硫死亡水平高于正常细胞。
儿童急性髓系白血病中双硫死亡相关基因的失调
根据相关研究定义双硫死亡相关特征，分析其在 pAML 中的表达特征、预后影响、甲基化模式和拷贝数变异（CNVs）。与正常骨髓细胞相比，白血病细胞中大多数协同命中基因的表达水平上调，而抑制命中基因的表达受到抑制。体外研究证实，SLC7A11 敲低与阿糖胞苷（Ara-C）协同作用，抑制白血病细胞增殖并促进其凋亡。临床实践中，原发性 pAML 骨髓单个核细胞（BMMCs）中 SLC7A11 的表达与诱导后微小残留病（MRD）水平相关。单细胞水平上，NDUFS2 在祖细胞样、GMP 样恶性细胞中高表达，SLC3A2 在单核细胞样恶性细胞中表达最高，LSCs 的双硫死亡相关基因表达相对较低，NDUFA11 表达较高。不同驱动突变的 pAML 中，CBF AML 与其他亚型表现出相反的表达谱，非 CBF pAML 中 NDUFA11 和 SLC7A11 的表达升高。通过 Cox 回归和 Kaplan-Meier 方法分析，NDUFS2、HOXA2、SKA1 和 SCGB3A2 被确定为 OS 和 PFS 的危险因素。双硫死亡相关基因的 CNV 主要为杂合扩增和缺失，DNA 甲基化分析显示，大多数命中基因，尤其是 SLC7A11、RPN1 和 LRPPRC，在恶性组织中的表达水平与甲基化呈显著负相关。
不同双硫死亡相关亚型的临床结局差异
基于 25 个双硫死亡相关特征的表达谱对 pAML 进行聚类分析，确定最佳亚型数为 4 个。其中 DSP3 的 OS 和 PFS 率均劣于其他三种类型，在独立队列中也证实 DSP3 与不良预后相关，且多变量 Cox 回归分析显示其为预测 AML 结局的独立危险因素。各亚型具有不同的临床特征，DSP3 患者年龄较小，婴儿比例较高，青少年较少；FAB 分类中 DSP3 主要为 M5 患者，DSP4 主要为 M4 患者，DSP2 主要为 M2 患者；DSP3 队列中高危患者比例较高，DSP2 组中 CBF-AML 患者比例最高，DSP1 和 DSP3 组中 KMT2A 重排患者比例相似。
不同的生物学和代谢差异
四个亚型表现出不同的表达模式，DSP4 为 “冷双硫死亡” 亚型，DSP1 和 DSP2 为混合亚型，DSP3 为 “热” 亚型。同一亚型中，铁死亡和双硫死亡的富集水平似乎相互排斥。单细胞水平显示，DSP3 在初诊时双硫死亡水平较高，主要由单核细胞样恶性细胞贡献，复发时双硫死亡水平进一步升高。通过 GO、KEGG 数据库和标志术语对各亚型的差异表达基因（DEGs）进行富集分析，DSP1 的 RAD51dsDNA 去稳定化和 TAC3/TACR3-PLC-PKC 信号通路显著上调，DSP2 的凋亡信号和 PI3K 通路激活，DSP3 的 mTOR 信号亢进，DSP4 的趋化因子生物合成上调。代谢模式方面，DSP2 整体代谢状态受抑制，DSP1 和 DSP3 共享核心代谢通路激活，但各有侧重，DSP4 具有独特的代谢特征，谷胱甘肽代谢和药物代谢增强。
DSP3 亚型的免疫功能障碍状态
四个亚型的肿瘤微环境（TME）存在异质性，DSP3 的 TME 评分最低，类似沙漠样环境。单细胞数据和批量转录组数据分析显示，DSP3 的适应性免疫反应降低，CD4 + 和 CD8+T 细胞比例最低，先天免疫增强，NK 细胞富集。DSP3 中多种配体的表达减少，白血病细胞的 MHC I 分子表达不足，抗原呈递细胞（APCs）的 MHC II 分子表达在复发时显著降低。相比之下，DSP4 的肿瘤免疫反应更强，趋化因子生物合成上调，有效 CD8+T 细胞和 APC 比例较高，干扰素信号通路上调。
各亚型的药物反应和潜在药物
DSP3 患者对常规 AML 治疗药物耐药，研究人员根据估计的 IC50 值确定了几种靶向 DSP3 的潜在药物，包括 darinaparsin、GLUT1 抑制剂 STF-31 等。通过 NTP 算法鉴定出与各亚型相关的细胞系，体外实验验证 DSP3 亚型细胞系对 darinaparsin 和 STF-31 更敏感，且多柔比星与这些靶向药物联合使用具有协同抗肿瘤作用，其机制可能与加速 ROS 积累有关。
研究结论与讨论
本研究通过多组学分析揭示了 pAML 中双硫死亡的全球特征，包括临床特征、生物学意义、代谢和 TME。鉴定出一种预后不良的 “热双硫死亡” AML 亚型 DSP3，其具有代谢脆弱性和潜在治疗药物。研究发现双硫死亡水平在复发患者中高于初诊患者，与临床结局较差相关，双硫死亡相关基因如 NDUFS2、NDUFA11 等为负性预后标志物，靶向双硫死亡相关的线粒体脆弱性可能为高危 AML 提供有前景的治疗策略。SLC7A11 的抑制增加了 AML 细胞对 Ara-C 的敏感性，高双硫死亡水平的患者具有化疗耐药特征。双硫死亡与铁死亡的互斥性可能提示存在调节细胞死亡承诺的潜在代谢开关。靶向肿瘤代谢脆弱性为癌症治疗提供了新策略，本研究中 “热双硫死亡” 亚组 DSP3 对 GLUT1 抑制剂敏感，为克服该亚型 pAML 患者的化疗耐药提供了新策略。与成人 AML 研究相比，本研究在 pAML 中发现双硫死亡评分较高的患者表现出相对免疫沙漠表型，两者共同强调了代谢状态在触发双硫死亡中的关键作用。尽管本研究为双硫死亡基于聚类模型提供了初步证据，但其普遍性需要在更大的独立真实世界队列中进一步验证，靶向 DSP3 亚型的治疗策略也需要进行广泛的临床前验证和前瞻性临床试验。总之，该研究为 pAML 的发病机制和治疗提供了新的见解和方向。
