基于PIANOS系统的结直肠癌个体化风险分层：跨平台精准治疗决策新策略

本研究针对当前结直肠癌(CRC)预后生物标志物稳定性不足的临床难题，开发了平台独立且无需标准化的单样本分类器PIANOS。通过整合562例患者的基因表达数据和k-TSP算法，在15个队列(3666例)中验证其可准确区分高低风险患者，预测DFS并指导治疗选择：高风险组对贝伐珠单抗敏感，低风险组更响应化疗和免疫治疗。该研究为CRC精准治疗提供了可靠框架。

　　

在肿瘤精准医疗时代，结直肠癌(CRC)的治疗仍面临严峻挑战。尽管TNM分期系统为临床决策提供了基础框架，但相同分期患者对治疗的反应和预后存在显著差异。现有生物标志物如dMMR(错配修复缺陷)和MSI-H(微卫星不稳定性高)仅适用于约15%的患者，且基因表达谱分析易受平台差异和批次效应影响。这种"一刀切"的治疗模式导致大量患者面临过度治疗、治疗不足或无效治疗的风险，凸显出开发稳定、普适的风险分层工具的紧迫性。

中山大学附属第六医院的研究团队在《Nature Communications》发表的研究中，开发了名为PIANOS(Platform Independent and Normalization Free Single-sample Classifier)的创新性分类系统。该系统通过整合多队列基因表达数据和新型算法，成功构建了不受技术平台限制的预后预测模型，为CRC个体化治疗提供了重要工具。研究显示，PIANOS不仅能准确预测患者预后，还能指导治疗选择：低风险患者对化疗和免疫治疗更敏感，而高风险患者则可能从抗血管生成治疗中获益更多。

研究采用的关键技术包括：1)从24个国际队列(5439例)获取多组学数据；2)基于ssGSEA(单样本基因集富集分析)计算22,596条通路的富集分数；3)应用k-TSP(k-Top Scoring Pairs)算法结合重采样技术构建分类器；4)通过15个验证队列(3666例)评估预后预测效能；5)整合TCGA、COCC等队列的突变谱和免疫微环境数据解析分子机制。

【Construction and evaluation of PIANOS in CRC cohorts】

研究团队首先分析了来自10个国家的24个队列数据，利用ssGSEA算法将基因表达数据转化为通路富集分数。通过k-TSP算法在CIT队列(364例)中训练模型，确定>17分为高风险阈值。多变量分析证实PIANOS是独立于TNM分期和MSI状态的预后因素(p<0.001)。典型CT图像显示，低风险晚期患者的DFS反而优于高风险早期患者，证实PIANOS能识别超越传统分期的生物学差异。

【Performance and robustness of PIANOS】

在15个验证队列中，PIANOS展现出卓越的预测稳定性：总体C-index达0.74(95%CI=0.71-0.76)，显著优于105个现有模型。即使输入基因减少50%，C-index仍保持在0.65。ROC分析显示其对3年复发的预测AUC在主要队列均>0.7，优于SIA、iCMS等现有分类系统(p<0.05)。

【Multi-omics landscape in different PIANOS groups】

多组学分析揭示高风险组富集EMT(上皮-间质转化)和TGF-β通路，而低风险组呈现免疫活化特征。突变分析发现MUC16和FSIP2突变在低风险组更常见(p<0.05)，而SMAD4/TP53突变与高风险相关。单细胞测序显示高风险组VEGFA⁺基质细胞比例显著增高(p=6.3×10^-4)，为抗血管治疗提供依据。

【Patients with CRC and low PIANOS scores were more sensitive to chemotherapy】

低风险组G2M检查点通路显著激活(p<1×10^-10)，对5-FU、奥沙利铂和伊立替康的IC₅₀更低。COCC队列中Ki67⁺细胞比例与G2M活性正相关(R=0.26)，接受化疗的低风险患者DFS改善53%(p=0.001)。新辅助治疗队列GSE87211显示PIANOS评分与化疗退缩率呈负相关。

【Metastatic CRC patients with high PIANOS scores exhibit higher angiogenesis activation features】

血管生成通路在高风险组显著富集(p=5.92×10^-10)，VEGFA表达升高(p=1.17×10^-8)。COCC队列中，贝伐珠单抗治疗使高风险患者OS显著延长(HR=0.43,p=0.019)，而低风险组无显著获益。典型病例影像显示高风险患者接受抗血管治疗后肝转移灶明显缩小。

【Tumor immune microenvironment in different PIANOS groups】

低风险组呈现"热肿瘤"特征：T细胞受体通路激活(p=4.81×10^-5)，CD8⁺T细胞和CXCL13⁺细胞增多(p<0.05)，TMB和CYT(细胞溶解活性)评分更高(p<1×10^-15)。TLS(三级淋巴结构)数量是高风险组的2倍(p=1.05×10^-4)，ICR(免疫排斥常数)评分更低(p=6.49×10^-22)，提示更好的免疫治疗响应。

【Patients in the low-risk group may be more sensitive to immuno