IF13.3!! 恭喜南京医科大学用''GEO+TCGA+多组学整合''分析再发双一区!

🌱痛点：结直肠癌（COAD）治疗抵抗是难题，程序性细胞死亡（PCD）通路失调影响治疗反应，但整体免疫微环境和治疗异质性未被系统刻画。

📝突破：今天要分享的是南京医科大学在《Theranostics》的研究，基于 1140 例 COAD 转录组数据，建立PCD 相关亚型（PCDS）分类：

✅鉴定出 3 种稳健分子亚型：PCDS1（免疫激活）、PCDS2（WNT/TP53 激活）、PCDS3（间质 / T 细胞耗竭）。PCDS3 预后最差且对化疗、免疫治疗高度耐药，MDK-SDC2 轴为关键驱动，舒尼替尼可靶向该亚型以逆转耐药。

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▶️基于GSEM的mvObesity多变量GWAS，在548个独立基因座中鉴定出799个先导SNP，包括45个先前未报道的位点。与单一性状分析相比，多变量方法统计效力更强。表1

核心发现：

1️⃣鉴定耐药亚型：通过整合程序性细胞死亡通路，将结直肠癌分为三个亚型。其中，PCDS3型 预后最差，对化疗和免疫治疗均耐药。其特征是上皮-间质转化、iCAFs富集、以及肿瘤细胞上MDK-SDC2分子的空间共定位增强和T细胞排斥。

2️⃣空间定量验证：在组织切片中定量证实，PCDS3亚型肿瘤细胞的MDK-SDC2共定位比例更高，且肿瘤内CD3⁺ T细胞浸润更低。

3️⃣靶向治疗探索：计算药物筛选提示，多激酶抑制剂舒尼替尼 对PCDS3亚型具有潜在的选择性疗效。

▶️结论：研究结合空间多组学分析，定义了一个以MDK-SDC2互作和T细胞排斥为特征的致命性结直肠癌亚型，并为靶向该亚型（如使用舒尼替尼）提供了新的治疗思路和框架。图1

图1：研究设计示意图。

▶️本研究整合 GEO、TCGA、ArrayExpress 等多组 COAD 数据，包含微阵列、转录组、ICB 治疗数据，并纳入 3 套单细胞数据集与 4 例空间转录组数据用于分析验证。表1

表1：不同数据集的患者和肿瘤特征。

1️⃣基于 PCD 相关基因，采用 NMF 对 1140 例 COAD 患者分型，确定 3 种稳定分子亚型（PCDS），并筛选出 303 个亚型特征基因，在转录组水平可明确区分患者。

2️⃣303 个特征基因在三种 PCDS 亚型中表达模式清晰，与 CMS 分型存在重叠：PCDS2 多为 CMS2，PCDS3 多对应 CMS4。功能富集显示三者通路差异显著，分别富集于免疫代谢、p53/Wnt 及间质炎症通路。

3️⃣利用 303 个特征基因，通过 NTP 对 ArrayExpress 与 TCGA 的 COAD 队列进行亚型验证，预测结果与 CMS 分型比例和原芯片分类模式一致，证明 PCDS 分型稳健可靠。图2

图2：PCDS的定义与鲁棒性验证。

▶️TCGA 分析显示：PCDS1/3 的 TMB 和新抗原负荷显著高于 PCDS2。APC、TP53 等驱动基因突变在亚型间差异显著，PCDS2 突变频率较低且多为 MSS/MSI-L。生存分析一致表明，PCDS3 预后最差。图3

图3：PCDS遗传特征及临床结局的特征性表征。

▶️免疫解卷积显示三亚型免疫细胞组成差异明显。PCDS3 存在 T 细胞功能障碍，高表达 PD-L1 等抑制分子，呈强免疫抑制微环境。预测及验证队列表明：PCDS1 对 ICB 响应率高，PCDS3 超 80% 耐药；PCDS2 可从 ACT 获益，PCDS1、PCDS3 则无明显获益，PCDS3 对化疗与免疫治疗均抵抗。图4

图4：PCDS对化疗/免疫治疗的差异性反应。

▶️基于 GSE200997 配对转录组，经 NTP 将患者分为 3 个 PCDS 亚型。scRNA-seq 获得 49859 个高质量细胞，注释出 38 个细胞簇，揭示了不同患者 TME 的细胞组成差异。图5

图5：不同PCDS患者肿瘤微环境的描述。

▶️将细胞划分为 9 大类共 49859 个细胞，各亚型均含全部细胞类型，但浸润比例差异显著。PCDS3 显著富集内皮细胞和成纤维细胞，该结果在 GSE178341 独立 scRNA-seq 队列中得到验证。图5

▶️CIBERSORTx 分析显示，PCDS3 成纤维细胞富集，其 iCAF 浸润最高；PCDS1 中 apCAF 最丰富。PCDS3 肿瘤细胞通过 MDK-SDC2 轴与成纤维细胞相互作用，空间转录组验：该通路与 T 细胞排除、免疫抑制相关。图6

图6：不同成纤维细胞在不同PCDS中的表征。

▶️对 94 例结直肠癌组织进行 mIF 染色验证，发现肿瘤细胞 MDK 与成纤维细胞 SDC2 在癌组织中空间共定位更显著。高共定位组 T 细胞浸润少、耗竭 T 细胞更多，证实 MDK-SDC2 轴与 T 细胞功能障碍和排除相关。图7

图7：MDK-SDC2介导的肿瘤-纤维细胞相互作用与T细胞功能障碍及排除之间的关联。

▶️PCDS3 中 SDC2 表达显著更高。药物预测显示，舒尼替尼与 SDC2 表达呈负相关，且在 PCDS3 中 IC50 更低、疗效可能更好。分子对接证实二者可稳定结合，提示舒尼替尼可靶向 SDC2 治疗 PCDS3。图8

图8：识别PCDS3患者潜在靶向药物。