卵巢癌巴豆酰化修饰的肿瘤微环境调控机制与预后模型构建：单细胞与转录组整合分析

本综述通过整合单细胞RNA测序（scRNA-seq）和转录组数据，系统揭示了巴豆酰化（crotonylation）在卵巢癌（OV）微环境中的表达模式及预后价值。研究构建了基于机器学习算法的预后模型（RS），阐明巴豆酰化通过调控免疫细胞浸润（如M2巨噬细胞富集）和基质激活（ESTIMATE评分）促进免疫抑制微环境形成，并筛选出12个关键预后基因（如BANF1、CDK2AP2等）。该模型为卵巢癌的预后分层和靶向治疗（如PDL1免疫疗法）提供了新策略。

　　

引言

卵巢癌（OV）是女性生殖系统致死率最高的恶性肿瘤，约70%患者确诊时已处于晚期。尽管手术联合铂类化疗可暂时缓解病情，但转移、复发和耐药性导致5年生存率长期低于40%。近年来，基于基因检测的精准医疗（如PARP抑制剂）虽取得进展，但仍缺乏广泛适用的预后标志物或有效干预靶点。表观遗传调控与肿瘤微环境（TME）重塑密切相关，可能是卵巢癌发生发展的关键因素。

蛋白巴豆酰化（crotonylation）是2011年新发现的酰化修饰形式，以巴豆酰辅酶A为底物，将巴豆酰基转移至赖氨酸残基，在调控基因表达中起关键作用。研究表明，巴豆酰化与多种肿瘤（如肝癌、乳腺癌）的增殖、转移和免疫逃逸相关，但其在卵巢癌中的表达模式、预后价值及机制尚未系统阐明。

方法与材料

研究整合了卵巢癌单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据集GSE184880和TCGA、GTEx的转录组数据。通过Seurat包对单细胞数据进行标准化和聚类，识别出7种细胞类型：B细胞/浆细胞、内皮细胞、上皮细胞、成纤维细胞、单核细胞、SMC/肌成纤维细胞和T细胞。使用AddModuleScore和AUCell算法计算细胞类型的巴豆酰化相关基因（CRG）评分和活性。

在转录组分析中，采用limma包进行差异表达分析，WGCNA筛选共表达模块，并通过GO和KEGG富集分析揭示关键基因功能。利用10种机器学习算法（如随机生存森林RSF）构建预后模型，并通过CIBERSORT、ESTIMATE和TIDE算法评估免疫微环境特征。药物敏感性通过GDSC数据库预测。

结果

卵巢癌微环境的单细胞异质性

UMAP聚类识别出20个细胞簇，注释为7种细胞类型。肿瘤样本中B细胞、浆细胞、上皮细胞、单核细胞和T细胞比例显著高于正常组织，而内皮细胞、成纤维细胞和SMC/肌成纤维细胞在正常组织中更丰富，表明卵巢癌微环境存在显著免疫细胞浸润。

卵巢癌微环境中的巴豆酰化特征

CRG在肿瘤样本的内皮细胞、上皮细胞、单核细胞、SMC/肌成纤维细胞和T细胞中表达显著升高，B细胞中降低。AUCell评分显示CRG活性在B细胞、单核细胞、上皮细胞和T细胞中更高，提示巴豆酰化以细胞类型特异性方式异常激活。

基于CRG的关键基因识别及机制

通过差异表达分析和WGCNA，筛选出451个关键基因。GO分析显示这些基因富集于心肌细胞凋亡调控、电子传递链等生物过程，KEGG分析提示与非酒精性脂肪肝病、糖尿病心肌病和ROS化学致癌通路相关。

卵巢癌预后模型构建

UniCox分析鉴定出13个预后基因，最终通过RSF模型保留12个基因（BANF1、CDK2AP2、DDT、EPS8、LRIG1、MRPL4、NUCB2、PAF1、PMP22、RABGAP1L、S100A13、USO1）。风险评分（RS）公式为：

RS = (-0.250 * NUCB2) + (-0.014 * CDK2AP2) + (0.162 * PAF1) + (-0.157 * LRIG1) + (-0.083 * MRPL4) + (0.090 * EPS8) + (0.187 * USO1) + (-0.085 * DDT) + (0.019 * PMP22) + (-0.181 * RABGAP1L) + (0.005 * S100A13) + (-0.097 * BANF1)。

该模型在TCGA和多个GEO数据集（GSE140082、GSE26193等）中均显示高RS组生存率显著更低（p < 0.05），时间依赖性ROC曲线证实其预测性能良好（AUC 0.55–0.70）。列线图整合年龄、分期和RS，显示高准确性（校准曲线接近理想模型）。

RS的生物学机制与免疫特征

GSEA分析显示高RS组富集于细胞外基质结构、ECM-受体相互作用和黏着斑通路。免疫浸润分析表明高RS组具有免疫抑制特征：滤泡辅助T细胞和活化NK细胞减少，M2巨噬细胞富集（p < 0.05）。ESTIMATE评分显示高RS组基质活化和免疫逃逸潜力增强（TIDE评分升高）。免疫检查点基因PDL1和CD40在高RS组上调，提示免疫治疗敏感性可能更高。

药物敏感性分析

高RS组对长春碱（vinblastine）敏感性更低（IC50更高，p < 0.05），其他药物（如顺铂、多西他赛）无显著差异。TIDE评分进一步支持高RS组更易发生免疫逃逸。

高可变基因（HVG）分析

成纤维细胞、内皮细胞和单核细胞的HVG评分在高RS组显著升高（p < 0.001），且与患者生存率相关（如内皮细胞HVG高组生存率更低，p = 0.0043）。HVG评分间呈正相关，尤以SMC/肌成纤维细胞与内皮细胞（r = 0.90）和成纤维细胞（r = 0.90）相关性最强。

预后基因表达验证

BANF1、CDK2AP2、DDT、LRIG1、MRPL4和S100A13在肿瘤样本中上调，EPS8、NUCB2、PAF1、PMP22、RABGAP1L和USO1在正常组织中高表达（p < 0.05）。HPA数据库免疫组化和qRT-PCR验证了蛋白和mRNA水平表达一致性。相关性分析显示预后基因与多种免疫细胞（如CD8⁺ T细胞、M1巨噬细胞）显著相关，表明其参与免疫调节。

讨论

本研究首次通过多组学整合分析，系统揭示巴豆酰化在卵巢癌微环境中的细胞特异性激活模式及其预后价值。巴豆酰化通过调控免疫细胞浸润（如M2极化）和基质重塑，促进免疫抑制微环境形成。构建的RS模型基于12个关键基因，在多个独立队列中验证了其稳健的预测性能。高RS组显示免疫检查点上调（如PDL1），提示对免疫治疗可能更敏感，而长春碱耐药性为分层治疗提供了依据。局限性包括缺乏功能性实验和多中心前瞻性验证，未来需深入探讨巴豆酰化的具体分子机制及临床转化潜力。

结论

研究证实巴豆酰化是卵巢癌微环境调控的关键表观遗传修饰，其预后模型可有效预测患者生存并指导免疫治疗策略。筛选的12个基因为潜在治疗靶点，为卵巢癌的精准医疗提供了新视角。