《International Journal of Molecular Sciences》：Leptin-Driven Distinct Transcriptional Reprogramming in Triple-Negative Breast Cancer: Implications for Racial Disparities
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肥胖是乳腺癌（breast cancer，BC）的既定危险因素，而瘦素（leptin）作为一种脂肪细胞来源的激素，可能将肥胖与肿瘤进展联系起来。然而，瘦素在三阴性乳腺癌（triple-negative breast cancer，TNBC）分子异质性中的作用，
肥胖是乳腺癌（breast cancer，BC）的既定危险因素，而瘦素（leptin）作为一种脂肪细胞来源的激素，可能将肥胖与肿瘤进展联系起来。然而，瘦素在三阴性乳腺癌（triple-negative breast cancer，TNBC）分子异质性中的作用，尤其是跨种族群体的作用，仍不清楚。在此，研究人员检测了患有和未患有BC的黑人及白人女性循环瘦素水平，并利用RNA测序（RNA sequencing）表征了瘦素在白人和黑人种族背景TNBC细胞系中诱导的转录变化。功能富集分析采用基因本体论（Gene Ontology，GO）和KEGG通路注释进行，临床相关性则利用公开数据集进行评估。患有BC的女性循环瘦素水平显著升高，且黑人女性相对高于白人女性，并与管腔A型（luminal A）和TNBC诊断几率增加相关。瘦素在两个TNBC细胞系中诱导了不同的转录反应，在致癌、代谢和信号通路（包括剪接体、类固醇生物合成、PI3K-AKT、Notch和细胞外基质-受体相互作用）方面存在差异性富集。多个瘦素响应基因在临床标本中表现出一致表达，并呈现出种族和亚型相关的差异及预后意义。总体而言，这些发现确定了TNBC中不同的、背景依赖性的瘦素响应转录程序，并为其对肿瘤异质性和乳腺癌差异的潜在贡献提供了见解。
**论文解读：瘦素驱动的三阴性乳腺癌转录重编程及其临床意义**
**一、研究背景与科学问题**
乳腺癌（breast cancer，BC）是美国女性最常见的恶性肿瘤，其中三阴性乳腺癌（triple-negative breast cancer，TNBC）因缺乏雌激素受体（estrogen receptor，ER）、孕激素受体（progesterone receptor，PR）和人表皮生长因子受体2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）表达，是最具侵袭性的分子亚型，约占所有BC病例的15%–20%，预后差、转移潜能高、易早期复发且靶向治疗选择有限。值得注意的是，TNBC的疾病负担在黑人女性中不成比例地更高，其发病率、发病年龄、临床侵袭性和生存结局均较白人女性更差。尽管社会经济和医疗相关因素对此有贡献，但越来越多的证据表明生物学机制在TNBC进展及种族差异中发挥关键作用。
肥胖已被确立为BC诊断和死亡的主要危险因素，尤其在侵袭性BC亚型中。研究人员前期观察到黑人女性血清瘦素水平高于白人女性，且与患者体质指数（body mass index，BMI）呈正相关，并发现肥胖相关信号与早期发病及管腔A型或TNBC诊断风险增加有关。瘦素是一种主要由脂肪组织分泌的多功能脂肪因子，除调节食欲和能量稳态外，还可通过激活JAK/STAT3、PI3K/AKT和MAPK等致癌信号通路，促进癌细胞增殖、血管生成、迁移、干性、炎症和抗凋亡。然而，瘦素在TNBC分子异质性中的作用，尤其是跨种族群体的作用，仍不清楚。为此，研究人员在更大规模队列中验证了血清瘦素水平与BC风险及亚型诊断的关联，并利用不同种族背景来源的TNBC细胞系，系统探究瘦素诱导的转录组变化及其临床相关性。
**二、研究设计与主要方法**
研究人员招募了不同种族背景的受试者，包括BC患者（黑人84例、白人78例）和非BC对照（黑人111例、白人195例），检测其血清瘦素水平。体外实验采用源自黑人患者的MDA-MB-468和源自白人患者的MDA-MB-231 TNBC细胞系，以100 ng/mL瘦素处理24小时，以Tris-HCl作为溶剂对照，通过RNA测序（RNA sequencing）分析转录组变化。细胞系均表达瘦素受体（leptin receptor），并在0–200 ng/mL瘦素处理下呈剂量依赖性STAT3磷酸化激活。差异表达基因（differentially expressed genes，DEGs）鉴定标准为p < 0.05，并利用qRT-PCR在MDA-MB-231、MDA-MB-453（白人来源）及MDA-MB-468、HCC1806（黑人来源）细胞中验证。功能富集分析采用基因本体论（Gene Ontology，GO）和KEGG通路注释，通过Enrichr工具完成；蛋白相互作用网络使用STRING v12.0分析。临床验证基于TCGA-BRCA队列（正常乳腺组织114例，肿瘤1097例），利用UALCAN平台评估DEGs在肿瘤与正常组织、不同种族（白种人748例、非裔美国人179例、亚洲人61例）及TNBC亚型（116例）中的表达差异，并通过Human Protein Atlas（HPA）数据库验证蛋白水平变化。生存分析采用Kaplan–Meier曲线评估DEGs与总生存期的关系。
**三、主要研究结果**
**3.1 瘦素水平在乳腺癌患者中不成比例地升高**
与无BC组（中位数26.2 ng/mL）相比，BC组女性血清瘦素水平显著升高（中位数42.2 ng/mL，p < 0.001）。无论是否患有BC，黑人女性瘦素水平均显著高于白人女性（BC组：56.0 vs 31.7 ng/mL；非BC组：34.8 vs 21.5 ng/mL，p < 0.001）。根据瘦素水平将受试者分为低、中、高三组后，发现高水平瘦素与黑人女性管腔A型（OR = 6.7，95% CI 2.598–16.10，p < 0.001）和TNBC（OR = 6.00，95% CI 1.147–25.69，p = 0.04）诊断几率显著增加相关。
**3.2 瘦素在TNBC细胞中诱导不同的基因集**
RNA-seq数据显示瘦素处理引起两种细胞系广泛的转录重塑：MDA-MB-231中1030个基因上调和828个基因下调，MDA-MB-468中617个基因上调和625个基因下调。韦恩图显示两种细胞系间仅少数DEGs重叠，表明瘦素诱导高度异质性的转录反应，且具有细胞系特异性。qRT-PCR验证了部分基因在四个TNBC细胞系中的差异表达。
**3.3 功能富集分析揭示TNBC中多样化的瘦素驱动通路重塑**
在MDA-MB-231细胞中，上调DEGs显著富集于剪接体、类固醇生物合成、蛋白输出、基础转录因子和丙酮酸代谢通路；下调DEGs富集于AMPK信号通路、黏着斑、长寿调控通路、胰岛素信号通路和内吞作用。在MDA-MB-468细胞中，上调DEGs富集于细胞外基质（extracellular matrix，ECM）受体相互作用、Notch信号通路、PI3K-AKT信号通路、癌症中转录失调及癌症通路；下调DEGs富集于氧化磷酸化、mRNA监视通路、柠檬酸循环、AMPK信号和叶酸合成。GO分析支持上述结果，MDA-MB-231上调过程涉及RNA剪接、mRNA加工、蛋白转运、蛋白泛素化和类固醇生物合成；MDA-MB-468上调过程涉及mRNA转录、细胞-细胞黏附、IGF受体信号、MAP激酶活性和细胞迁移。STRING分析显示两种细胞系中上调和下调DEGs分别形成多个主要相互作用簇。
**3.4 瘦素响应基因在TNBC中的临床验证**
TCGA-BRCA队列分析显示，多个瘦素诱导上调的基因（如CD207、RHOH、RTN4RL1、SARNP、KCNK1、ABCG1、KCNK15、RORC、DNAI1、LHX2、TMEM105在MDA-MB-231中；ITGAX、ABI3、F2RL3、B4GALNT1、OPRL1、SYT14、NINJ2在MDA-MB-468中）在肿瘤组织中显著高表达；而下调基因（如SLC2A4、DLX1、SRGAP3、ALPL等）在肿瘤组织中表达降低。HPA数据库免疫组化结果进一步证实了上述基因在蛋白水平的相应变化，表明转录组和蛋白组改变具有一致性。
**3.5 上调和下调DEGs的种族及亚型特异性关联**
在TCGA-BRCA队列中，部分瘦素响应基因表现出种族特异性表达。RORC、RTN4RL1和ABCG1（MDA-MB-231上调基因）在非裔美国人（AA）肿瘤中表达显著低于白种人（Caucasian）肿瘤；MAGI2和TRIM68（MDA-MB-468下调基因）在AA患者中表达更低。相反，ALPL、COL23A1、HAAO、POM121L9P和SLC2A4（MDA-MB-231下调基因）在AA肿瘤中表达更高。在TNBC组织（N = 116）与正常乳腺组织（N = 114）的比较中，细胞系来源的DEGs表现出一致的表达趋势，如CD207、SARNP、LHX2、KCNK1、TMEM105（MDA-MB-231）及F2RL3、B4GALNT1、ITGAX、NINJ2、ABI3（MDA-MB-468）在TNBC组织中显著上调，而SLC2A4、SRGAP3、GNA14等显著下调。
**3.6 瘦素诱导基因在乳腺癌中具有预后意义**
生存分析显示，瘦素上调的基因LHX2、KCNK1、ABCG1和TMEM105高表达与BC患者较差的总生存期显著相关（p < 0.05）；而瘦素下调的基因DIRAS3和DCHS2高表达与较好的生存相关。Kaplan–Meier曲线显示高表达组与低/中表达组之间生存概率存在显著分离，表明这些瘦素响应基因具有预后价值。
**四、讨论与结论总结**
讨论部分指出，在扩大患者队列后，循环瘦素水平与BC风险的关联依然显著，尤其在黑人女性中，且与管腔A型和TNBC诊断相关，支持瘦素作为肥胖相关临床生物标志物的价值，但需注意年龄、代谢疾病和肥胖等潜在混杂因素。瘦素诱导的转录反应在两种TNBC细胞系间高度异质，仅有少数DEGs重叠，提示瘦素信号具有显著的背景依赖性，受肿瘤基因组和表观基因组景观影响。功能富集显示瘦素调控的生物学程序远超经典JAK/STAT通路，包括RNA剪接、类固醇合成、AMPK抑制、PI3K-AKT、Notch、ECM重塑等，这些通路与TNBC侵袭性、干性和治疗抵抗相关。临床数据整合表明，细胞系中鉴定的许多瘦素响应基因在患者肿瘤中呈现一致的表达和蛋白水平改变，且部分基因具有种族差异性表达和生存关联，如LHX2参与干性、ABCG1调节胆固醇转运、F2RL3参与炎症信号等，提示其潜在的功能贡献。
研究结论总结道：该研究揭示了瘦素信号在塑造TNBC分子景观中的重要作用，通过调节肿瘤进展、代谢适应、炎症和存活相关通路发挥作用。来自黑人和白人患者的TNBC细胞系表现出的不同转录反应突出了肥胖相关乳腺癌的生物学异质性，并提示瘦素介导的信号可能促进疾病侵袭性和结局方面的种族差异。整合转录组、临床、蛋白表达和生存分析确定了多个具有临床相关性的瘦素响应基因，可作为TNBC的潜在治疗靶点。瘦素诱导的DEGs与较差生存的强关联揭示了肥胖驱动的分子改变在侵袭性乳腺癌中的转化意义。未来需利用体内模型和更大规模独立验证的患者队列，进一步确认这些瘦素相关分子改变的生物学和临床意义，并建立其在TNBC进展和种族差异中的因果作用。
