基于GJA4的黑色素瘤精准免疫预后模型构建及单细胞测序机制研究

本研究针对黑色素瘤（melanoma）治疗响应率低、预后预测困难等临床挑战，通过整合TCGA和GEO数据库的RNA-seq、微阵列数据及单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术，聚焦肿瘤相关内皮细胞（TECs）中GJA4的关键作用。研究发现GJA4作为终末亚群标志基因，其高表达与不良预后显著相关，并通过体外实验证实其通过VEGFA/TGF-β通路促进血管生成和肿瘤转移。该研究为黑色素瘤个体化治疗提供了新型生物标志物和潜在治疗靶点。

　　

黑色素瘤作为最具侵袭性的皮肤恶性肿瘤，近年来发病率以每年5-7%的速度攀升，尤其对年轻人群威胁显著。尽管手术切除对早期患者效果显著，但转移性黑色素瘤的治疗选择极为有限，现有免疫疗法和靶向治疗仅对部分患者有效且伴随严重副作用。这种临床困境的核心在于肿瘤的高度异质性和复杂的微环境调控机制，其中肿瘤相关内皮细胞（TECs）与肿瘤细胞的互作机制尚未完全阐明。

安徽医科大学皮肤病学教育部重点实验室的研究团队在《Translational Oncology》发表重要成果，通过整合TCGA和GEO数据库的RNA-seq、微阵列数据及单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术，结合体内外功能实验，系统揭示了连接蛋白GJA4（Connexin 37）在黑色素瘤进展中的关键作用。研究首先利用来自GSE189889的scRNA-seq数据对35,386个细胞进行质控分析，通过Seurat和Harmony包进行批次校正和聚类，鉴定出包含C2 GJA4+内皮细胞亚群在内的4个内皮亚群。采用CytoTRACE和Monocle算法构建细胞分化轨迹，结合CellChat分析细胞间通讯网络，并通过LASSO-Cox回归构建15基因预后模型。实验验证阶段采用qPCR、Western blot和免疫组化检测临床样本，通过siRNA敲除和共培养实验研究功能机制，最后利用小鼠模型进行体内验证。

研究结果部分：

1. 黑色素瘤中细胞类型鉴定：UMAP聚类将35,386个高质量细胞分为9类，其中C2 GJA4+内皮细胞在转移灶中富集，CNV分析显示其具有显著的染色体拷贝数变异。
2. 内皮细胞亚群特征：C2 GJA4+亚群特异性高表达迁移相关基因，GO分析显示其富集于内皮细胞迁移和上皮-间质转化通路。
3. 伪时序分析：Slingshot轨迹显示C2 GJA4+细胞处于终末分化状态，与肿瘤侵袭性密切相关。
4. 预后模型构建：基于15个基因（如EMP3、APOLD1）的风险评分模型在TCGA队列中表现出优异预测效能（5年AUC=0.818），高风险组CD8⁺ T细胞浸润显著减少。
5. 功能验证：GJA4敲除使HUVECs的血管形成能力降低47%，共培养实验表明其通过下调VEGFA抑制黑色素瘤细胞侵袭。
6. 免疫微环境调控：mIHC显示GJA4⁺/CD31⁺区域CD8⁺ T细胞密度降低62%，提示其参与免疫逃逸。

讨论部分强调，该研究首次在单细胞层面解析了GJA4+内皮细胞亚群促进黑色素瘤进展的双重机制：既通过VEGFA/TGF-β通路介导血管生成，又通过抑制CD8⁺ T细胞浸润塑造免疫抑制微环境。所构建的预后模型整合了内皮细胞特异性标志物与临床参数，为个体化治疗决策提供了新工具。值得注意的是，药物敏感性分析显示高风险患者对AZ628更敏感，这为临床转化提供了直接依据。这些发现不仅深化了对肿瘤-内皮互作的认识，也为开发靶向GJA4的联合治疗策略奠定了理论基础。