基于肿瘤相关中性粒细胞的预后模型揭示结直肠癌间质景观与代谢重编程的调控机制

本研究通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）和LASSO回归分析，鉴定出18个与肿瘤相关中性粒细胞（TANs）相关的基因标志物，构建了结直肠癌（CRC）预后风险评分模型。该模型在TCGA和GEO队列中验证了其预测效能（AUC 1/3/5年生存率>0.6），高风险组患者生存期显著缩短（p<0.0001）。研究发现高风险组与癌症相关成纤维细胞（CAFs）浸润、TGF-β/WNT通路激活及氨基酸/三羧酸循环（TCA）/核苷酸代谢抑制密切相关，且对5-氟尿嘧啶（5-FU）等化疗药物敏感性降低。研究成果为CRC预后分层和靶向治疗提供了新视角。

　　

引言

结直肠癌（CRC）作为全球癌症相关死亡的第二大病因，其治疗瓶颈与肿瘤微环境（TME）的异质性密切相关。中性粒细胞在TME中表现出惊人的可塑性，可分化为N1/N2亚型、髓源性抑制细胞（PMN-MDSCs）和肿瘤相关中性粒细胞（TANs）。传统标记物如CD66b⁺难以全面解析TANs功能，而单细胞技术为揭示其分子特征提供了新机遇。

材料与方法

研究整合了GSE163974（scRNA-seq）和TCGA/GEO（RNA-seq）数据，通过Seurat聚类鉴定出133个TANs标志基因。采用LASSO回归筛选出18个预后相关基因（如MT-ND2、ARPC1B、EIF4A2等），构建风险评分模型。通过ssGSEA、PROGENy和pRRophetic等算法系统评估了间质浸润、通路活性和药物敏感性。

结果

1. 模型验证

风险评分在训练集（TCGA）、验证集（TCGA）和外部集（GEO）中均显著区分高低风险组（p<0.0001），1/3/5年AUC达0.65-0.78。多因素Cox证实风险评分是独立预后因子（HR=1.72, p<0.001）。

2. 临床关联

高风险组与晚期TNM分期显著相关（p<0.01）。整合临床参数构建的列线图校准曲线贴合理想曲线，决策曲线分析（DCA）显示其临床净获益阈值达91.8%。

3. 机制探索

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  间质重塑：高风险组富集ECM组织相关通路（胶原合成、基质结构），CAFs浸润水平升高2.3倍（p<0.0001），伴随TGF-β和WNT通路激活。

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  代谢特征：低风险组氨基酸代谢、TCA循环和核苷酸代谢评分显著更高（p<0.001），提示能量供给充足。

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  治疗响应：高风险组对5-FU的IC₅₀值增加1.8倍（p<0.01），但免疫检查点分子（CD40、HAVCR2）表达上调，暗示联合免疫治疗潜力。

讨论

研究首次建立基于单细胞特征的TANs多基因预后模型，突破传统单一标记物局限。TANs通过调控CAFs和ECM重构“冷肿瘤”微环境，其代谢抑制状态（尤其TCA循环障碍）可能是化疗耐药的关键因素。尽管高风险组显示CD274（PD-L1）表达异质性，但CD40/TNFSF4的过表达为双免疫靶点策略提供了新思路。

局限与展望

需通过代谢组学验证TANs代谢重编程机制，并前瞻性评估模型在辅助化疗决策中的价值。靶向TANs-CAFs-TGFβ轴的联合疗法可能成为未来CRC治疗突破口。