《Frontiers in Immunology》：GlycoRNA-related cellular program scoring identifies Siglec- and myeloid-associated tumor microenvironments for glycoRNA validation
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背景： 糖基化RNA（glycoRNAs）代表了RNA生物学与细胞表面糖生物学之间近期被认识到的联系。然而，glycoRNA相关过程是否与人类肿瘤相关仍不清楚，部分原因是目前尚无法在大型癌症队列中进行直接的glycoRNA测量。因此，研究人员利用转录组数据来识
背景： 糖基化RNA（glycoRNAs）代表了RNA生物学与细胞表面糖生物学之间近期被认识到的联系。然而，glycoRNA相关过程是否与人类肿瘤相关仍不清楚，部分原因是目前尚无法在大型癌症队列中进行直接的glycoRNA测量。因此，研究人员利用转录组数据来识别那些glycoRNA相关程序可能最适合进行进一步实验验证的肿瘤环境。
方法： 研究人员整理了一个聚焦于glycoRNA的文献证据库，并人工审核了提取出的顶级关联关系，以定义与RNA特性、N-聚糖（N-glycan）和唾液酸化（sialylation）通路、RNA运输以及凝集素/Siglec识别相关的基因模块。glycoRNA相关细胞程序评分是一个基于表达的复合评分，代表协调的glycoRNA相关细胞程序，包括RNA加工、聚糖生物合成、运输和凝集素/Siglec识别。该评分旨在优先确定用于实验性glycoRNA验证的肿瘤环境。该评分应用于来自32种癌症类型的9,186例TCGA肿瘤，并与临床变量、白细胞分数、免疫特征、Siglec/检查点/髓系轴评分以及非重叠敏感性模型一起进行分析。胶质母细胞瘤单细胞和空间转录组数据集用于额外的环境水平验证。
结果： 在几种肿瘤类型中观察到较高的glycoRNA相关细胞程序评分，包括胃腺癌、胶质母细胞瘤、肺腺癌、食管癌、间皮瘤、胰腺腺癌、乳腺癌和肺鳞癌。生存分析显示，在校正年龄、性别、分期和肿瘤类型后，未发现稳健的FDR显著性关联，这表明该评分不应被解释为通用的预后生物标志物。在从预测因子中移除免疫和Siglec相关基因的敏感性分析中，该评分在校正白细胞分数和癌症类型效应后，仍与Siglec解码器、髓系、检查点和整合生态位特征相关。癌症内荟萃分析支持这些关联在不同癌症类型中的一致性，尽管效应量有所变化。在胶质母细胞瘤中，单细胞和空间分析显示，在肿瘤、髓系、间充质和生态位相关区室中观察到更高的评分。
结论： 本研究呈现了一个基于表达的、跨越人类癌症的glycoRNA相关细胞程序图谱。结果表明，glycoRNA相关的转录程序倾向于出现在免疫富集和髓系富集的肿瘤微环境中，特别是那些涉及Siglec相关特征的微环境。这些发现为基于生化、成像、空间和扰动的glycoRNA验证确定了优先考虑的肿瘤环境。
研究背景与问题
细胞表面聚糖调控肿瘤免疫识别、受体信号传导、运输、侵袭和治疗反应。同时，细胞外和细胞表面RNA已被发现参与细胞间通讯、先天免疫感应和囊泡相关信号传导。糖基化RNA（glycoRNAs）的发现表明RNA生物学与糖生物学之间存在生化桥梁。然而，glycoRNA相关机制可能在哪些肿瘤微环境中运作，以及这些调控过程与何种免疫环境相关联，目前尚不完全清楚。尽管最近的方法学进展能够在特定实验条件下实现糖基化RNA或RNA相关聚糖链的靶向检测，但在大型肿瘤队列中进行直接的高通量glycoRNA分析目前尚不可行。因此，计算映射方法无法量化glycoRNA丰度或直接推断功能，但它们可以识别RNA加工因子、聚糖生物合成酶、细胞内运输机器和聚糖解码效应子协同表达的环境。这种环境特异性排序可能提高后续实验的效率。
研究方法概述
研究人员首先构建了一个聚焦于glycoRNA的文献证据库，并通过逐行审核提取出的前100条关联关系来定义基因模块。随后，开发了一个基于表达的综合评分——glycoRNA相关细胞程序评分，该评分整合了来自四个相关基因模块的表达模式：RNA加工、聚糖生物合成、囊泡或质膜运输以及凝集素/Siglec介导的分子识别。该评分应用于来自UCSC Xena Toil资源库的9,186例TCGA肿瘤样本（涵盖32种癌症类型），并结合临床注释、免疫浸润的计算估计值以及免疫检查点和Siglec轴基因的表达进行分析。此外，还利用胶质母细胞瘤（GBM）的单细胞RNA测序数据集和空间转录组数据集进行额外验证。
研究结果
1. 经逐行审核的glycoRNA证据库定义了glycoRNA相关细胞程序评分
研究人员构建了glycoRNA焦点证据库，提取了涵盖RNA特性、聚糖生物合成、表面或细胞外囊泡环境以及凝集素/Siglec解码的候选关联。对前100条关联进行了逐行审核，并根据证据置信度进行分类。随后，利用经过整理的关联构建了glycoRNA相关细胞程序评分，同时明确避免声称该计算评分直接测量了glycoRNA丰度或功能。
2. TCGA泛癌评分提名了具有较高glycoRNA相关细胞程序的肿瘤环境
该评分在来自32个队列的9,186个TCGA肿瘤样本中重新计算，涉及74个匹配的种子基因，分属六个模块。得分最高的队列包括胃腺癌、胶质母细胞瘤、肺腺癌、食管癌、间皮瘤、胰腺腺癌、乳腺癌和肺鳞癌。模块级热图显示，这些排名并非由单一模块驱动，而是由聚糖生物合成、RNA加工/运输和凝集素/Siglec解码组件之间的协同表达所致。去除凝集素/Siglec解码器基因后的非重叠评分分析显示，免疫轴关联仍然存在。
3. 临床关联是探索性的，次于转录组评分结果
生存筛查确定了选定的队列水平关联，但多变量Cox模型校正年龄、性别、分期和肿瘤类型后，未有任何模型通过FDR < 0.1的阈值。这些结果不支持将glycoRNA相关细胞程序作为通用的泛癌生存生物标志物。临床关联应被视为探索性的，并且次要于生物学评分分析。
4. GBM单细胞分析将glycoRNA相关细胞程序映射到肿瘤和髓系生态位
在排除双细胞后，高glycoRNA相关细胞程序评分定位于肿瘤细胞、成纤维细胞、单核细胞来源的肿瘤相关巨噬细胞（MoTAMs）、小胶质细胞来源的肿瘤相关巨噬细胞（MgTAMs）以及血管平滑肌细胞/内皮细胞。肿瘤核心区域细胞的评分高于边缘区域细胞，且星形胶质细胞样（AC）和间充质样（MES）Neftel状态的评分高于少突胶质细胞前体细胞样（OPC）和神经祖细胞样（NPC）状态。独立验证数据集最有力地支持了与间充质和生态位程序的共现。空间验证提供了更强的组织环境支持，高glycoRNA斑点倾向于具有更高生态位和间充质评分的相邻斑点。
5. 综合表达模型
通过整合文献综述、基于TCGA数据的泛癌评分、免疫轴相关性分析和GBM单细胞映射的结果，研究人员提出了一个供进一步研究的初步工作模型。在该模型中，具有较高glycoRNA相关细胞程序的肿瘤似乎代表了一类肿瘤微环境亚群，其中RNA加工程序、聚糖生物合成、细胞表面或细胞外囊泡运输以及凝集素/Siglec相关识别通路可能被共表达。
6. 可能的机制情景和替代解释
目前的批量评分量化了组织水平上各组成转录模块的共现，因此支持两种兼容的细胞情景：单个细胞类型可能表达多个或所有模块，或者不同的肿瘤微环境细胞类型可能贡献不同的模块。批量评分本身无法将每个模块分配给特定的细胞类型，也无法确定这些模块是否由同一细胞表达。未来的匹配单细胞多组学分析，结合RNA与蛋白质和聚糖测量，可以将模块表达和表面glycoRNA相关特征分配给明确的恶性、巨噬细胞、小胶质细胞或其他肿瘤微环境群体。
7. 非重叠敏感性分析后，glycoRNA相关细胞程序与免疫浸润及Siglec/检查点轴表达共存
在校正白细胞分数和癌症类型固定效应后，去除了凝集素/Siglec模块的细胞程序评分仍与Siglec解码器评分、髓系评分和检查点评分保持正相关。这些关联在跨队列和单个癌症类型中均进行了评估，效应量因肿瘤环境而异。对于免疫/Siglec-free评分，汇总相关性显示与Siglec解码器、髓系、检查点和整合生态位指数均呈正相关，但存在显著的异质性。去除凝集素/Siglec解码器模块会改变与这些结局的相关性，但剩余的五个模块程序仍表现出正关联。
讨论与结论
本研究的讨论部分指出，glycoRNA相关细胞程序评分是一个基于表达的复合评分，旨在优先确定用于实验性glycoRNA验证的肿瘤环境。两个主要发现值得关注：第一，该程序在某些选定癌症类型和细胞状态中优先升高；第二，其最一致的关联是与富含Siglec和检查点轴基因的免疫浸润微环境。这些结果为有针对性的实验跟踪以及直接测试在这些环境中glycoRNA丰度或功能是否真正增加提供了依据。研究也承认了若干局限性，包括该评分仅限于转录组水平、临床关联为探索性、以及缺乏直接的扰动实验或生化确认。研究的结论是：本研究呈现了一个基于表达的、跨越人类癌症的glycoRNA相关细胞程序图谱。结果表明，glycoRNA相关的转录程序倾向于出现在免疫富集和髓系富集的肿瘤微环境中，特别是那些涉及Siglec相关特征的微环境。这些发现为基于生化、成像、空间和扰动的glycoRNA验证确定了优先考虑的肿瘤环境。
