辐射诱导的细胞外基质重塑驱动肌层浸润性膀胱癌预后并预测放疗响应

本研究首次系统揭示了肌层浸润性膀胱癌（MIBC）细胞在分次放疗（27.5Gy/2周）后分泌的细胞外基质（ECM）特征。通过蛋白质组学鉴定出68个辐射调控的ECM蛋白，发现放疗主要影响非结构蛋白（如蛋白酶、细胞因子），并显著改变ECM纤维形态。临床队列分析证实FN1、COL1A1、TNFAIP6等ECM基因具有独立预后价值，FLG表达可预测放疗获益。研究创新性提出TP53突变状态与ECM特征交互作用，为MIBC精准治疗提供新靶点。

　　

辐射诱导的细胞外基质重塑在肌层浸润性膀胱癌中的作用机制

1 引言
肌层浸润性膀胱癌（MIBC）是泌尿系统常见恶性肿瘤，5年生存率仅21%。虽然放疗与根治性膀胱切除术疗效相当，但约70%患者因担心疗效选择手术。既往研究表明，辐射可通过诱导细胞外基质（ECM）纤维化和重塑促进治疗抵抗，但该机制在MIBC中尚未阐明。ECM作为包含1000余种蛋白的动态网络，其结构蛋白（如胶原COL、纤连蛋白FN1）与非结构组分（如基质金属蛋白酶）共同调控肿瘤进展。特别值得注意的是，辐射可通过增加整合素表达使肿瘤细胞对ECM蛋白的粘附力提升10倍，而ECM刚度升高会通过改变凋亡过程导致宫颈癌细胞放射抵抗。这些发现凸显了研究放疗诱导ECM重塑的临床价值。

2 方法论
研究采用三种MIBC细胞系（T24、UMUC3、J82），模拟临床分次放疗方案（2.75Gy/天×10次）。通过以下技术路线展开：
• 蛋白质组学：检测存活细胞分泌的ECM成分，使用Matrisome数据库过滤非ECM蛋白
• 免疫荧光：定量FN1、COL5、COL1纤维的数量/形态参数（长度34.5μm，步长1.5μm）
• 临床验证：分析TCGA-BLCA（n=397）、BC2001（n=313）、BCON（n=151）队列中ECM基因表达与预后的关系
关键实验参数包括：Xstrahl CIX3辐照仪（300kV，10mA），Orbitrap Elite质谱仪（质量精度0.4Da），高内涵成像系统（PerkinElmer Opera Phenix）

3 结果
3.1 辐射显著改变ECM蛋白组成
蛋白质组学鉴定出613个辐射调控蛋白（p_adj<0.05，FC>2），其中68个为ECM相关蛋白。各细胞系差异显著：T24上调45/下调73个，UMUC3上调121/下调165个，J82上调253/下调113个。通路富集显示"ECM组织"是最主要受影响通路（占比38%），分子功能层面则以"蛋白酶调节"（19.4%）和"生长因子"（17.9%）为主。

3.2 非结构蛋白占主导
ECM相关蛋白中，76%为"ECM关联蛋白"，仅24%属"核心ECM"。具体而言：
• 分泌因子（37%）：如CXCL1、FGF5
• ECM调节剂（23%）：如ADAMTS12、SERPINE1
• 糖蛋白（19%）：如FN1、层粘连蛋白
值得注意的是，仅6%为胶原蛋白，且不同细胞系间仅FLG和TNFAIP6两个蛋白变化一致。

3.3 ECM纤维形态改变
免疫荧光显示辐射普遍减少纤维数量（FN1在T24/J82减少50%，COL5在T24/J82减少30%），但T24的COL1纤维却增加10倍。形态学方面：
• 长度：T24增加（FN1+15%，COL1+20%），UMUC3减少（COL5-25%）
• 宽度：COL5在所有细胞系均降低（T24-18%，UMUC3-22%，J82-15%）

3.4 临床预后价值
多变量Meta分析（n=861）显示：
• 独立不良预后因素：FN1（HR=1.39）、COL1A1（HR=1.29）、TNFAIP6（HR=1.34）
• 预测价值：低-中FLG表达者膀胱切除术优于放疗（HR=0.68）
• 交互作用：COL5A2/FN1/ECM特征仅在TP53突变患者中具有预后价值（HR=1.67-2.15）

4 讨论
该研究首次揭示MIBC细胞在分次放疗后通过两种机制重塑ECM：
1）上调蛋白酶（ADAMs）和调节剂（SERPINs）促进ECM降解
2）改变糖蛋白表达模式影响纤维交联
特别值得注意的是TP53突变状态对ECM重塑的调控作用——突变型TP53通过减少基质金属蛋白酶分泌，导致COL1累积和纤维化。这解释了为何T24细胞（TP53无义突变）出现COL1纤维异常增生，而其他细胞系普遍表现为纤维减少。

5 结论
研究建立了辐射诱导ECM重塑的分子图谱，提出FN1/COL1A1/TNFAIP6可作为MIBC预后标志物，FLG表达可指导放疗选择。发现TP53突变与ECM特征交互作用为精准治疗提供新思路，而低氧修饰治疗（如BCON试验中的CON方案）可能通过调控COL1A1表达改善预后。未来需在放疗后复发样本中验证这些发现，并探索FLG通过PI3K/AKT/mTOR通路介导放射抵抗的机制。