单细胞转录组学揭示乳腺癌CDK4/6抑制剂耐药性中生物标志物的异质性

本研究针对CDK4/6抑制剂(CDK4/6i)在luminal型乳腺癌治疗中耐药性机制不明的临床挑战，通过单细胞RNA测序技术(scRNA-seq)系统分析了7种乳腺癌细胞系及其帕博西尼耐药株的转录组异质性特征。研究发现耐药相关标志物(如CCNE1、RB1)和通路(如MYC靶标、雌激素反应)在细胞间存在显著差异，且敏感细胞中已存在耐药相关亚群。基于细胞模型构建的耐药特征谱在FELINE临床试验中成功区分了ribociclib敏感与耐药患者，揭示了耐药肿瘤更高的克隆多样性和转录异质性。该研究为理解CDK4/6i耐药机制提供了单细胞层面的新见解，对个体化治疗策略开发具有重要价值。

　　

在激素受体阳性(HR+)乳腺癌治疗领域，CDK4/6抑制剂(CDK4/6i)的出现曾带来革命性突破，然而耐药性问题日益成为临床实践中的"阿喀琉斯之踵"。尽管已有大量研究试图揭示耐药机制，但现有生物标志物在临床转化中屡屡碰壁——这种困境很大程度上源于肿瘤异质性这个"隐形杀手"。正是基于这样的背景，来自意大利佛罗伦萨大学(University of Florence)等机构的研究团队在《npj Breast Cancer》发表了一项开创性研究，通过单细胞转录组学(scRNA-seq)这把"分子显微镜"，首次系统描绘了CDK4/6i耐药过程中生物标志物的动态异质性图谱。

研究人员采用scRNA-seq技术对7种luminal型乳腺癌细胞系(包括ER+/HER2-和ER+/HER2+亚型)及其帕博西尼(palbociclib)耐药株进行测序分析，结合FELINE临床试验样本验证。关键技术包括：单细胞转录组测序(Bio-Rad ddSEQ平台)、伪时间分析(OLS方法)、基因集变异分析(GSVA)以及拷贝数变异推断(InferCNV)。

单细胞转录组特征揭示耐药相关异质性
通过分析10,557个单细胞转录组，研究发现耐药细胞与亲本细胞在UMAP降维分析中呈现明显分离，特别是在EDR、ZR751和MDAMB361模型中。关键耐药标志物如CCNE1过表达和RB1缺失在不同模型中表现出显著异质性——CCNE1扩增的TamR耐药株表达量最高，而RB1缺失的T47D耐药株则几乎完全丧失RB1表达。

敏感细胞中预存的耐药特征
采用普通最小二乘法(OLS)分析发现，所有敏感细胞中都存在少量(1-3%)具有耐药特征的"前适应"亚群(PDR-like cells)。这些细胞的转录特征与对应耐药株高度相似，且敏感细胞的异质性程度与帕博西尼IC₅₀值呈正相关(rho=0.79)，提示肿瘤异质性可能影响初始药物敏感性。

耐药细胞的三大转录集群
Louvin聚类分析将耐药细胞分为三类特征性亚群：1)以"Hallmark E2F靶标"为代表的增殖型；2)富含"雌激素反应"特征的激素依赖型；3)同时具有代谢("氧化磷酸化")和增殖("MYC靶标V1")特征的混合型。值得注意的是，关键耐药标志物如CCNE1和干扰素信号在这些亚群中呈现明显异质性分布。

临床样本验证耐药特征谱
在FELINE试验的scRNA-seq数据中，基于细胞模型筛选的900个耐药相关标记基因(PDR markers)能有效区分ribociclib敏感与耐药患者。耐药肿瘤表现出更高的克隆多样性(通过WES证实)和转录异质性(OLS分析)，且这种特征为CDK4/6i治疗所特有，在单纯内分泌治疗组中未见类似现象。

这项研究首次在单细胞层面系统揭示了CDK4/6i耐药的异质性本质，挑战了"单一生物标志物"的传统研究范式。研究发现耐药相关特征具有"时空异质性"——既存在于敏感细胞中作为"前适应种子"，又在耐药后形成多样化亚群。更重要的是，研究构建的耐药特征谱在临床试验中展现出良好的预测价值，为开发针对异质性耐药的组合治疗策略提供了新思路。这项工作也提示，未来CDK4/6i耐药研究需要采用更能反映肿瘤异质性的单细胞技术，并考虑不同耐药亚群的协同靶向策略。