综述:系统生物学在前列腺癌中的成功与机遇

【字体: 时间:2025年08月22日 来源:Endocrinology, Diabetes and Metabolism Case Reports 0.7

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  这篇综述深入探讨了系统生物学(Systems Biology)如何整合多组学(multi-omics)数据与计算模型,揭示前列腺癌(PCa)的分子特征、进化轨迹及治疗策略(如适应性疗法Adaptive Therapy),并指出肿瘤异质性、免疫微环境冷肿瘤(cold tumor)和抑癌基因缺失等挑战。

  

引言

前列腺癌细胞和肿瘤存在于分子信号网络、局部微环境及个体系统等多个层面。癌症系统生物学旨在研究这些组分的相互作用如何驱动癌症发展、转移和治疗响应。随着多组学技术和单细胞分析的发展,研究者能够更精准地测量肿瘤的分子和细胞组成,而前列腺癌因其高发病率、明确的分子驱动(如雄激素受体信号)和易检测的生物标志物(如PSA),成为系统生物学建模的理想对象。

前列腺癌的分子图谱:抑癌基因缺失与染色体不稳定性

原发性前列腺癌的基因组以结构变异为主,包括ETS家族转录因子(如TMPRSS2-ERG融合)和拷贝数变异(CNAs)。常见的抑癌基因缺失涉及NKX3-1(50%病例)、PTEN(26%)、RB1(34%)和MAP3K7(30%),而扩增区域如8q(含MYC)和7号染色体也频繁出现。转移性去势抵抗性前列腺癌(mCRPC)则表现出更高的AR扩增(50%)和TP53突变(30%)。此外,神经内分泌前列腺癌(NEPC)亚型以AR信号缺失和RB1/PTEN/TP53共缺失为特征。

系统生物学模型解析分子机制

布尔网络和贝叶斯模型被用于模拟前列腺癌的分子互作。例如,Montagud等通过布尔模型预测了NKX3-1缺失与PTEN缺失的协同效应,而Kuipers的贝叶斯网络揭示了SPOP突变与EME2的共现性。这些模型不仅验证了已知驱动事件(如PTEN缺失促侵袭),还提出了新的靶点(如HSP90/PI3K抑制)。

前列腺癌的进化轨迹

全基因组测序(WGS)显示,NKX3-1和RB1缺失、SPOP/ATM突变是早期事件,而PTEN缺失和AR扩增多见于晚期。研究者提出两种进化亚型:经典型(以ERG融合为主)和替代型(以SPOP突变和CHD1缺失为特征)。这些轨迹揭示了肿瘤从原位癌到mCRPC的动态演变。

适应性疗法:计算模型指导临床实践

基于生态学原理的适应性疗法通过动态调整AR信号抑制剂(ARSI)的给药周期(如以PSA水平为指标),显著延长了mCRPC患者的无进展生存期(30.4 vs 14.3个月)。模型预测,维持敏感细胞群的竞争可延缓耐药克隆扩张,这一策略在乳腺癌和黑色素瘤中也在探索。

挑战与未来方向

前列腺癌的肿瘤异质性(如多灶性独立克隆)、免疫微环境抑制(如调节性T细胞主导的“冷肿瘤”)及抑癌基因驱动的多靶点缺失,仍是系统生物学建模的难点。未来需整合空间转录组、类器官模型和免疫微环境分析,以开发个性化治疗策略。

机遇:跨癌种经验借鉴

借鉴乳腺癌的分子分型和免疫治疗的“热肿瘤”转化策略,前列腺癌研究可通过系统建模揭示AR信号旁路机制(如PI3K/AKT激活)和合成致死(如PARP抑制剂联合HR缺陷),推动精准医学发展。

(注:全文严格依据原文缩略,未添加非文献支持内容。)

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