《Frontiers in Genetics》：Androgen receptor signaling at the tumor-immune interface in castration-resistant prostate cancer: single-cell transcriptomic analysis with AR-V7-related RT-qPCR context
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背景：雄激素受体剪接变异体7（AR-V7）与去势抵抗性前列腺癌（CRPC）的治疗耐药相关，但其与肿瘤免疫微环境的关系尚未完全明确。方法：研究人员利用Seurat对公共CRPC数据集GSE137829进行了二次单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析，包括预处
背景：雄激素受体剪接变异体7（AR-V7）与去势抵抗性前列腺癌（CRPC）的治疗耐药相关，但其与肿瘤免疫微环境的关系尚未完全明确。方法：研究人员利用Seurat对公共CRPC数据集GSE137829进行了二次单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析，包括预处理、降维、细胞注释、轨迹推断、SCENIC分析、通路富集分析和CellPhoneDB分析。由于公共数据集未提供经验证的患者水平或单细胞水平的AR-V7状态，因此未用于AR-V7阳性与阴性分组。保留了22Rv1和LNCaP细胞中选定AR相关基因的RT-qPCR分析作为支持性数据。结果：单细胞数据集展示了CRPC中显著的上皮、免疫和基质异质性，并支持对AR相关转录状态和候选调控程序的分析。RT-qPCR显示，22Rv1细胞中KLK3、STEAP2、HOXB13和NKX3-1的表达高于LNCaP细胞；这些差异被解释为支持性的AR相关观察结果，而非AR-V7特异性的机制验证。结论：修订后的研究提供了CRPC中AR相关细胞状态的探索性转录组特征描述。这些发现具有假设生成性质，并未建立AR-V7特异性的因果关系或临床预测能力。需要功能性扰动研究和直接测量AR-V7状态的数据集进行进一步验证。
研究背景
前列腺癌是全球男性中最常诊断的恶性肿瘤之一，也是癌症死亡的主要原因。疾病进展至去势抵抗性前列腺癌（CRPC）的特征是在去势水平的雄激素条件下肿瘤持续生长，其驱动因素包括持续的雄激素受体（AR）信号传导、AR扩增、辅调节因子活性改变、谱系可塑性以及组成型活性AR剪接变体的表达。其中，AR剪接变异体7（AR-V7）因缺乏配体结合域但仍保留转录活性而备受关注。临床研究表明，循环肿瘤细胞中检测到AR-V7与阿比特龙和恩杂鲁胺的耐药性以及晚期CRPC的不良预后相关。然而，AR-V7生物学功能不仅限于作为配体导向AR抑制的耐药标志物，其表达嵌入更广泛的转录重编程中，并与免疫检查点表达的改变存在潜在联系。鉴于单细胞RNA测序（scRNA-seq）能够有效解析CRPC中的上皮、免疫和基质异质性，本研究重新分析了公开的GSE137829数据集，旨在定义CRPC单细胞景观中AR相关及AR-V7相关的转录组特征，并将其置于肿瘤细胞状态和免疫通讯的背景下。
研究目的与意义
本研究的目的是通过对公共CRPC数据集进行深入的生物信息学分析，并结合RT-qPCR实验的支持，描绘AR相关转录状态及其与免疫微环境的关联图谱。该研究的意义在于提出了AR-V7相关生物学嵌入更广泛细胞状态程序的假说，而非孤立的分子事件，为后续的功能扰动实验和前瞻性临床研究提供了理论基础和候选靶点。
主要关键技术方法
研究人员采用的主要技术方法包括：1）从NCBI基因表达综合数据库（GEO）获取公开的CRPC活检来源scRNA-seq数据集（GSE137829，包含6例患者）；2）基于Seurat工作流程进行质量控制、标准化、特征选择、主成分分析（PCA）降维以及UMAP/t-SNE非线性可视化；3）利用典型谱系标志物进行细胞聚类和细胞类型注释；4）通过差异表达分析、基因本体论（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析鉴定AR相关转录程序和通路；5）应用伪时间轨迹分析探索连续的转录状态转换；6）采用SCENIC概念评估转录因子为中心的调控子结构，并构建共表达网络；7）运用CellPhoneDB进行配体-受体介导的细胞间通讯推断；8）在22Rv1和LNCaP细胞系中进行选定基因的RT-qPCR验证。
研究结果
3.1 scRNA-seq质量控制与细胞异质性：质量控制可视化显示检测到的基因数、UMI计数和线粒体转录本比例分布广泛。PCA、UMAP和t-SNE嵌入图解析出多个转录上不同的细胞簇，证实了CRPC数据集存在显著的细胞异质性。
3.2 细胞群体景观与CRPC细胞异质性：通过典型标志物可视化，成功注释了上皮/管腔/基底细胞、内皮细胞、成纤维细胞、T细胞、巨噬细胞和NK细胞等群体。标志物表达热图和点图展示了不同簇及患者间的异质性。
3.3 AR相关差异基因表达程序：差异表达分析识别出具有较大正负变化倍数的基因集，并在各簇间表现出异质性。计算生成的AR-V7相关基因签名高/低分组和评分图谱（由于GSE137829缺乏验证的AR-V7测量值，此分组仅为探索性签名分层）揭示了AR相关基因表达的模块化模式。
3.4 伪时间轨迹与基因调控网络分析：伪时间嵌入展示了一个跨越多种转录状态的连续轨迹。AR通路和前列腺谱系基因的表达沿伪时间轴动态变化，表明CRPC细胞占据一个转录状态的谱系，而非少数固定表型。
3.5 免疫相关通路富集与细胞间通讯：GO和KEGG富集分析突出了与信号转导、细胞粘附/迁移、DNA修复、细胞凋亡、细胞周期、细胞因子/趋化因子信号传导以及PI3K-Akt、p53、NF-kappaB、TGF-beta、JAK-STAT、MAPK、mTOR和Wnt等信号通路相关的途径。配体-受体分析显示上皮、免疫和基质细胞之间存在异质性的推断通讯，特别是TGF-beta、细胞因子/JAK-STAT和趋化因子相关程序可能将耐药上皮状态与免疫功能障碍联系起来。
3.6 高级三维可视化：三维UMAP、密度等高线、网络和基因概念图等可视化手段提供了细胞簇结构和转录密度的互补视图。在生物信息学组件中，AR-V7相关签名在ROC分析中显示出区分性能，签名高/低组在Kaplan-Meier分析中显示出生存分离，相关性分析也揭示了该签名与PSA水平、Gleason评分等临床变量之间的关系。这些均为探索性签名层面的关联。
3.7 选定AR相关基因签名的RT-qPCR分析：RT-qPCR结果显示，22Rv1细胞中KLK3、STEAP2、HOXB13和NKX3-1的表达均显著高于LNCaP细胞（所有p < 0.001）。这支持两种细胞系间存在AR相关转录程序的差异，但未能孤立出AR-V7的特异性效应或直接验证生物信息学鉴定的免疫通路。
讨论与结论总结
讨论部分强调，本研究的主要发现在于CRPC单细胞景观中存在显著的上皮、基质和免疫异质性，以及AR/前列腺谱系转录活性的巨大差异。计算出的AR-V7相关签名识别出一个可跨簇、轨迹、共表达网络、通路富集和推断细胞通讯进行分析的转录轴。然而，研究人员明确指出，这些发现是假设生成性质的，而非因果证明。研究局限性包括：数据集患者数量有限（6例）、缺乏直接的AR-V7状态测量、伪时间及通讯分析均为推断性、RT-qPCR比较为非同基因背景、缺乏独立的外部验证。未来工作需要优先收集具有直接AR-V7剪接连接定量、配对scRNA-seq和标准化临床注释的前瞻性CRPC标本，并进行同基因AR-V7扰动模型的功能实验。
结论翻译：修订后的分析识别了CRPC中AR相关的转录和细胞特征，但并未确立AR-V7因果性地协调免疫抑制。在得出AR-V7特异性机制或临床结论之前，需要直接的AR-V7扰动实验和前瞻性注释的AR-V7定义患者数据集。
