《iScience》：Single-nuclei RNA sequencing reveals obesity-associated rewiring of estrogen signaling in endometrioid adenocarcinoma
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子宫内膜样腺癌是实体瘤中与体重指数（body mass index, BMI）关联最强的肿瘤之一，通常归因于外周脂肪组织产生更多游离雌激素，从而放大雌激素驱动的信号。然而，目前很少证据表明这究竟是纯剂量效应，还是持续信号对信号执行产生反馈。研究人员利用来自BM
子宫内膜样腺癌是实体瘤中与体重指数（body mass index, BMI）关联最强的肿瘤之一，通常归因于外周脂肪组织产生更多游离雌激素，从而放大雌激素驱动的信号。然而，目前很少证据表明这究竟是纯剂量效应，还是持续信号对信号执行产生反馈。研究人员利用来自BMI正常和肥胖绝经后患者的原发肿瘤进行单核RNA测序（single-nucleus RNA sequencing, snRNA-seq），鉴定出肿瘤上皮、免疫和基质区室中协调的转录重塑。对肿瘤上皮细胞的网络水平分析显示，肥胖患者肿瘤中的ESR1相关共表达模块在两个独立患者队列和两种转录组模态中均存在差异。随后，利用已有的子宫内膜样腺癌细胞系和正常子宫内膜组织的染色质免疫沉淀（chromatin immunoprecipitation, ChIP）数据，以及细胞系外源暴露于雌激素后的RNA测序数据，证明这些网络构建富集雌激素受体靶标。因此，该研究提供了子宫内膜样腺癌的单核图谱，并提示肥胖可能既放大雌激素信号，又对其调控环境进行定性重塑。
子宫内膜癌是美国最常见的妇科恶性肿瘤，其发病率与肥胖流行同步上升。子宫内膜样腺癌是最常见组织学亚型，被认为主要由雌激素驱动；肥胖通过外周脂肪组织芳香化酶活性升高循环雌激素水平。然而，既往研究主要强调雌激素剂量放大，对持续雌激素信号是否会导致ESR1介导的转录协调发生反馈性重构缺乏证据。为回答此问题，研究人员利用单细胞核RNA测序（single-nucleus RNA sequencing, snRNA-seq）对正常体重和肥胖绝经后患者的原发肿瘤进行比较，并通过ESR1中心共表达网络分析检验体重指数（body mass index, BMI）相关网络重连。论文发表在《iScience》。
研究人员使用来自Karmanos癌症研究所生物样本库的13例绝经后子宫内膜样腺癌原发冷冻肿瘤（肥胖7例，正常体重6例），共获得42574个细胞核；同时使用癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas, TCGA）bulk RNA-seq队列（177例，其中肥胖154例、正常体重23例）进行验证。主要关键技术包括：10x Genomics单细胞核RNA测序、Seurat与Harmony整合聚类、SingleR参考注释、Monocle3拟时间轨迹分析、单细胞通路分析（single-cell pathway analysis, SCPA）、高维加权基因共表达网络分析（high-dimensional weighted gene co-expression network analysis, hdWGCNA）与加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis, WGCNA）、CellChat细胞通讯推断，以及整合已发表的雌激素受体α（estrogen receptor alpha, ERα）染色质免疫沉淀测序（chromatin immunoprecipitation sequencing, ChIP-seq）和雌激素处理细胞系的转录组数据。
研究结果如下。单核分析揭示子宫内膜样腺癌肿瘤微环境中的不同细胞群体：通过snRNA-seq鉴定出六个主要细胞群体，包括纤毛上皮、内皮、淋巴样、髓样、基质/子宫肌层和肿瘤上皮（tumor epithelial, TE）细胞；临床协变量未单独驱动聚类结构，表明数据整合有效，聚类反映生物学异质性。肥胖导致肿瘤微环境各细胞类型的基因表达和免疫-代谢信号变化：每个细胞类型均出现肥胖相关差异表达基因，通路富集显示免疫失调和代谢改变，CellChat分析提示肥胖肿瘤中特定配体-受体相互作用的数量和强度发生中度改变。肿瘤上皮亚群包括增殖和干细胞样群体：TE细胞可分为七个亚群，其中亚群4富集S期和G2/M期细胞，位于拟时间轨迹根部，并富集G2M检查点与E2F靶基因通路，但经典干性标志物CD44、PROM1（CD133）、POU5F1（OCT4）和BMI1并未特异性富集，因此更像 transit-amplifying状态而非独立的癌症干细胞群体。肥胖与肿瘤上皮细胞中协调的雌激素和代谢转录变化相关：在TE细胞中，肥胖组富集雌激素反应（早期和晚期）、上皮-间质转化（epithelial-to-mesenchymal transition, EMT）、脂肪酸代谢、TNFα信号、缺氧和KRAS信号等Hallmark通路；VIM、HIF1A、OVPG1表达上调，FOSL2上调而JUN下调。ESR1为中心的共表达在肿瘤上皮细胞中部分保留但伴BMI相关重连：肥胖组ESR1的模块内连接度（kME）更高，两组ESR1模块中高连接基因重叠有限，模块内连接性保持较弱，差异表达方向并不一致，说明网络差异不是单纯由表达水平变化造成。ESR1连锁共表达结构在bulk肿瘤中跨BMI保留但重构：在TCGA bulk RNA-seq中，肥胖与正常体重组的ESR1模块基因重叠很少，共享基因的枢纽排序呈中等但非随机的保守性；完整相关矩阵的相似性低于BMI标签置换后的预期，但约83%的ESR1-基因相关方向保持一致，提示雌激素信号核心保留而协调模式被选择性重组。肥胖相关ESR1网络重连在细胞和bulk环境中具有普遍性：bulk RNA-seq定义的“重连基因”在snRNA-seq上皮网络的高重连区域中显著富集，置换检验p=0.0044；跨平台保留的ESR1相关基因（如ALDH3A2、ARFGAP3、DNMBP、ESR1、MYOF、NFIB、PBX1、PGR、PIK3R1）表现出更高的内部连接性和网络中心性，提示这是协调性网络重塑而非孤立基因对变化。BMI分层肿瘤上皮细胞中的协调转录程序：利用合并BMI队列构建hdWGCNA网络后，ESR1所在模块TE7的特征基因在肥胖组显著升高，该现象在TCGA bulk数据中重复；DNA复制/修复模块在正常体重组更高，并在两个平台间显著重叠。功能不同的ESR1模块在ERα结合谱上存在差异：整合细胞系ERα ChIP-seq数据后，TE7模块富集雌激素诱导型ERα结合位点；bulk模块ME7也呈现相应富集，而ME10虽然ERα结合富集程度较高，却没有BMI相关特征基因变化。仅部分ERα结合模块表现出协调的雌激素诱导转录：在雌激素处理的子宫内膜样腺癌细胞系中，ME7基因显著富集于雌激素诱导上调基因（标准化富集分数NES=1.56，错误发现率FDR=0.03），而ME10无显著富集，说明ERα结合本身不足以定义功能性雌激素反应网络。多模态汇聚证据定义核心ESR1调控网络：整合snRNA-seq和bulk共表达模块、ERα ChIP-seq结合数据及雌激素诱导转录反应后，识别出BMPR1B、CPM、EPB41L2、ESR1、FBLN1、MECOM、PGR、PLCB1等核心基因；其中几乎所有基因均可在正常子宫内膜生理性雌激素暴露下被ERα结合，提示肿瘤重新利用内源性雌激素调控程序。
讨论部分总结认为，肥胖并非简单地放大一套固定的ESR1转录程序，而是在保留ESR1中心共表达框架的同时，伴随模块成员、枢纽排序和模块内连接性的广泛重分布。ME10作为内部对照提示，ERα染色质结合与协调转录输出可发生解离，功能雌激素信号需要在特定共表达背景下才被选择性启动。结合正常子宫内膜ERα ChIP-seq数据，研究支持子宫内膜肿瘤无论BMI如何均重新利用正常雌激素调控程序，而肥胖相关因素改变这些程序的部署方式。临床方面，该框架可能有助于解释子宫内膜样腺癌患者内分泌治疗反应的异质性。研究结论可翻译为：总体而言，研究结果支持一种模型，即肥胖通过慢性雌激素压力诱导ESR1相关基因网络的适应性重组，从而促进子宫内膜肿瘤进展。
