《Translational Oncology》：Single-cell and spatial transcriptomic profiling identifies a fibroblast-like endothelial state and the MDK-NCL signaling axis in prostate cancer microenvironment remodeling
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前列腺癌表现出显著的微环境异质性，但内皮细胞可塑性及其临床相关性仍未得到充分表征。研究人员整合了单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）、空间转录组数据和批量转录组队列，以探究前列腺癌中的内皮细胞异质性。单
前列腺癌表现出显著的微环境异质性，但内皮细胞可塑性及其临床相关性仍未得到充分表征。研究人员整合了单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）、空间转录组数据和批量转录组队列，以探究前列腺癌中的内皮细胞异质性。单细胞分析鉴定出一个成纤维细胞样内皮（fibroblast-like endothelial, FLE）细胞群，其特征是内皮与基质转录特征共存。内皮亚聚类进一步揭示了一个间充质样亚群，该亚群富含细胞外基质重塑、发育和脂质代谢程序，支持内皮-间质转化（endothelial-to-mesenchymal transition, EndMT）样内皮状态的存在。细胞间通讯分析显示，FLE细胞表现出强烈的传入和传出信号活性，其中MDK-NCL相互作用成为前列腺癌微环境中的候选配体-受体轴。基于hdWGCNA鉴定的FLE富集共表达模块，研究人员构建了一个FLE相关预后模型，该模型在TCGA-PRAD、GSE116918和GSE46602队列中一致地对患者结局进行分层。高风险患者表现出较差的生存结局，而SHAP分析显示SPARC、IGFBP7、ESAM、CRIP2和COL4A1对风险预测的贡献具有队列依赖性。实验验证表明，NCL在前列腺癌组织和细胞系中表达升高。NCL敲低抑制了PC3和DU145细胞的细胞活力、集落形成和DNA合成。总之，这些发现鉴定了一种与活跃的细胞间通讯和不良临床结局相关的FLE状态，强调内皮细胞可塑性和MDK-NCL轴可能是前列腺癌微环境重塑的潜在组成部分。
**论文解读：前列腺癌中成纤维细胞样内皮状态与MDK-NCL信号轴的整合分析**
前列腺癌具有显著的临床和分子异质性，其进展不仅受恶性上皮细胞驱动，还与肿瘤微环境密切相关，尤其是基质和血管成分。内皮细胞作为血管构成成分，可呈现血管生成、炎症、免疫调控及基质重塑等多种状态，但内皮细胞可塑性（endothelial plasticity）在前列腺癌中的特征和临床意义尚不明确。既往研究表明内皮细胞可在肿瘤相关信号刺激下发生内皮-间质转化（EndMT），部分丧失血管内皮特征并获得间充质及细胞外基质相关表型，然而其在前列腺癌中的细胞组成、转录程序及空间分布仍缺乏系统性刻画。研究人员基于此开展了本研究，整合单细胞与空间转录组数据，系统解析前列腺癌内皮细胞异质性，并探索其预后价值与潜在机制。该研究发表于《Translational Oncology》。
研究人员利用公共单细胞数据集GSE141445，结合10x Genomics Visium空间转录组数据（人类前列腺癌腺癌伴浸润癌，FFPE样本）以及TCGA-PRAD、GSE116918和GSE46602三个批量转录组队列，进行了综合生物信息学分析。关键技术方法包括：单细胞聚类与注释、CellChat细胞间通讯推断、内皮亚聚类及功能富集、单样本基因集富集分析（ssGSEA）计算FLE富集评分、高维加权基因共表达网络分析（hdWGCNA）识别FLE相关模块，以及基于21种机器学习策略构建预后模型。实验部分选用前列腺癌细胞系PC3和DU145，通过siRNA敲低NCL，采用CCK-8实验、集落形成实验和EdU掺入实验评估细胞增殖能力。
**鉴定成纤维细胞样内皮细胞群**
通过UMAP聚类和经典标记基因注释，在GSE141445中识别出上皮细胞、T细胞、肥大细胞、单核细胞、成纤维细胞、B细胞及内皮细胞等主要细胞群。在内皮相关区室中，发现一个位于内皮细胞与成纤维细胞之间的FLE细胞群，同时表达内皮和基质标志物，如PECAM1/VWF与COL1A1/COL1A2的混合模式。空间转录组数据显示FLE相关特征在特定组织区域富集，提示其具有空间分布特异性。
**FLE为中心的细胞通讯凸显MK信号通路和MDK-NCL相互作用**
CellChat分析显示FLE细胞具有强烈的传出和传入信号强度，处于细胞通讯网络的活跃位置。在通路水平上，midkine（MK）信号网络被鉴定为活跃通路，其中MDK-NCL配体-受体对成为候选交互。NCL表达与免疫评分、基质评分及ESTIMATE评分呈负相关，且在肿瘤组织中高于正常组织。生存分析显示高NCL表达与较差的无病生存期及无进展间期显著相关（log-rank P=0.008和0.016）。
**内皮亚聚类鉴定间充质样内皮亚群**
将内皮细胞进一步再聚类得到Endo 1–Endo 10共10个亚群，其中Endo 6具有独特的转录特征。该亚群高表达ACTA2、MYLK、COL1A1和COL1A2，同时保留内皮特征，提示存在间充质样状态。通路活性分析显示Endo 6富集脂质代谢（如鞘脂代谢、醚脂代谢、甘油酯代谢）及基质相关信号通路（EMT、Hedgehog、Notch、TGF-β、WNT）。差异表达及功能富集分析表明Endo 6相关基因参与细胞外基质重塑、形态发生、血管生成调控及细胞骨架过程。
**FLE富集与不良预后和间充质信号激活相关**
利用FLE特征基因构建ssGSEA富集评分，在TCGA和GSE46602队列中，高FLE评分患者预后更差。基因集富集分析显示，高FLE组中雄激素应答通路显著抑制（NES=?2.45），而TGF-β、Hedgehog、上皮-间充质转化（EMT）及WNT/β-catenin信号通路活性均显著升高，并呈正相关（Spearman R分别为0.586、0.519、0.355和0.342），提示FLE状态与间充质转录程序激活有关。
**hdWGCNA鉴定具有预后价值的FLE相关模块**
hdWGCNA共鉴定出多个共表达模块，其中purple模块在FLE群体中特异性富集，包含SPARCL1、SPARC、CAV1、IGFBP7、IGFBP4、MGP、A2M、TIMP3、COL4A1和GNG11等血管/基质重塑相关基因。基于该模块基因，通过21种机器学习策略比较，随机生存森林（RSF）模型在训练队列中表现最佳（C-index=0.954），并在外部验证队列中保持预测能力。高风险组在TCGA-PRAD、GSE116918和GSE46602中均表现出显著较差生存结局，1/3/5年时间依赖AUC分别为0.816/0.816/0.783、0.792/0.694/0.630和0.795/0.790/0.805。
**FLE相关风险评分改善预后分层和临床预测**
限制性三次样条显示风险评分与生存风险呈非线性关系，风险升高时危险比逐步增加。Schoenfeld残差检验支持比例风险假设。校准图显示预测与实际生存率具有良好一致性，决策曲线分析表明风险评分在不同阈值概率下比传统临床病理因素提供更大净获益，改善图证实新模型在1/3/5年的判别性能优于标准模型。
**FLE相关风险组TMB和突变谱探索性比较**
高风险组突变频率高于低风险组（60.82% vs 53.09%），且肿瘤突变负荷（TMB）更高。风险评分与TMB呈正相关。联合分析显示，高风险且高TMB患者预后最差，低风险且低TMB患者预后最佳。但研究人员指出，肿瘤分期、Gleason分级及肿瘤纯度等因素可能影响突变检测和风险评分，不能据此确定FLE程序与TMB之间存在独立生物学关联。
**FLE标记基因显示空间富集和临床相关性**
SPARC、IGFBP7、ESAM、CRIP2和COL4A1在FLE相关区域及特定空间位置富集。诊断ROC分析显示这些基因具有区分肿瘤与正常组织的能力，AUC值分别为0.633、0.737、0.793、0.709和0.699，其中ESAM表现最佳。
**机器学习解释显示FLE标记基因的队列依赖性贡献**
SHAP分析显示，在TCGA-PRAD、GSE116918和GSE46602中，SPARC、IGFBP7、ESAM、CRIP2和COL4A1均对模型预测有贡献，但贡献方向和幅度存在队列差异。生存分析表明，各基因与不良预后的关联方向总体一致，但统计学显著性在不同队列和基因间有变化，提示FLE相关预后信号由多基因协调产生，而非单一基因主导。
**NCL敲低抑制前列腺癌细胞体外生长**
免疫组化和细胞系实验证实NCL在肿瘤组织和PC3、DU145、LNCaP、C4–2细胞中表达升高。siRNA敲低NCL后，PC3和DU145的细胞活力、集落形成能力及EdU掺入比例均显著下降，表明NCL支持前列腺癌细胞增殖。
**讨论与结论**
研究人员总结认为，FLE细胞群处于内皮与成纤维细胞之间的中间状态，其EndMT样转录特征与TGF-β、WNT等间充质信号激活一致，但尚不能确认完全或不可逆的EndMT过程，需谱系追踪和蛋白水平验证。MDK-NCL作为计算推断的候选配体-受体轴，其生物学意义有待功能实验证实。模型在外部队列中性能下降提示存在过拟合风险。研究结论为：前列腺癌中存在成纤维细胞样内皮状态，该状态与基质信号、活跃细胞通讯及不良预后相关，拓宽了对前列腺癌异质性的认识，内皮可塑性可能具有生物学和临床意义。
