谁说单基因没前途,结合单细胞,空转和实验验证,照样发8分1区文章

一、文章信息

发表杂志名称:npj Precision Oncology

中文标题:泛癌研究揭示 PTGDS 在肿瘤抑制和免疫调节中的作用

英文标题:Pan cancer research reveals the role of PTGDS in tumor suppression and immune regulation

影响因子:8

发表日期:2025 年 9 月 30 日

二、研究概述

前列腺素 D2 合酶(PTGDS)是新发现的抗肿瘤靶点,在抑制多种癌症及肿瘤微环境、免疫调节中作用显著,但目前缺乏对其表达及预后价值的全面泛癌分析。本研究借助公共数据库多组学数据,评估 PTGDS 在多种癌症中的表达、突变与修饰情况,结合单细胞和空间转录组数据探究其与免疫细胞的关系,并在乳腺癌(BRCA)中开展体内外实验。结果显示,PTGDS 在多数癌症中表达异常,且表达与癌症类型相关的不同预后相关;其与表观遗传及生物学功能存在关联,在乳腺癌中低表达提示预后不良。过表达 PTGDS 可抑制乳腺癌细胞增殖侵袭、增强 CD8+T 细胞活性及抗肿瘤免疫力,与抗 PD-L1 联合使用可改善乳腺癌治疗效果。综上,PTGDS 是潜在的乳腺癌预后生物标志物及新型免疫治疗靶点。

三、研究结果
(一)PTGDS 在人类癌症中的表达模式与预后分析

作者首先系统探究了 PTGDS 与多种疾病的相关性,发现 PTGDS 与肿瘤的发生发展密切相关,尤其与乳腺癌存在显著关联(图 1a)。鉴于该结果主要基于现有文献的统计分析,且 PTGDS 在不同癌症中可能具有不同生物学作用,为进一步阐明其在癌症中的作用,作者分析了泛癌组织与正常组织中 PTGDS mRNA 的表达水平,发现在 19 种癌症组织中,PTGDS mRNA 表达水平显著低于相应正常组织,提示 PTGDS 在多数肿瘤中可能作为抑癌基因,对肿瘤进展起到保护性调控作用。值得注意的是,在乳腺癌不同病理类型中,三阴性乳腺癌和 Luminal B 型乳腺癌的 PTGDS 表达水平相对较低,结合临床数据,这两种病理类型乳腺癌患者的预后较差,进一步支持了 PTGDS 在乳腺癌中作为保护因子的潜在作用(图 1b)。对于缺乏配对正常组织的癌症类型,作者利用 GEPIA2.0 数据库比较了 PTGDS mRNA 的表达水平,发现其在弥漫性大 B 细胞淋巴瘤(DLBC)、卵巢癌(OV)和胸腺瘤(THYM)中高表达,而在肾上腺皮质癌(ACC)、低级别胶质瘤(LGG)、急性髓系白血病(LAML)、肉瘤(SARC)、睾丸生殖细胞肿瘤(TGCT)和子宫癌肉瘤(UCS)中低表达(图 1c)。此外,PTGDS mRNA 表达水平与肿瘤分期显著相关:在膀胱尿路上皮癌(BLCA)和胃腺癌(STAD)中,PTGDS mRNA 表达与肿瘤分期呈正相关,而在肾乳头状细胞癌(KIRP)、肺腺癌(LUAD)和皮肤 cutaneous 黑色素瘤(SKCM)中,其表达与肿瘤分期呈负相关(图 1d)。作者还利用 UALCAN 数据库进一步分析 PTGDS 蛋白表达水平,发现在多形性胶质母细胞瘤(GBM)、头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)、肺腺癌(LUAD)、肾细胞癌(RCC)和子宫内膜癌(UCEC)中,PTGDS 蛋白表达显著下调(图 1e)。为评估 PTGDS 的预后意义,作者基于 TCGA 数据构建了 Kaplan-Meier 生存曲线,分析结果显示,在乳腺浸润性癌(BRCA)、宫颈鳞状细胞癌和宫颈内膜腺癌(CESC)、头颈部鳞状细胞癌(HNSC)以及低级别胶质瘤(LGG)中,PTGDS 高表达患者的总生存期(OS)和无病生存期(DFS)显著优于低表达患者,提示 PTGDS 在这些癌症中可能具有保护作用;然而,在肾透明细胞癌(KIRC)中,PTGDS 高表达与较低的总生存期(OS)相关(图 1f)。综上,本部分研究结果表明 PTGDS 在多种癌症中可能作为保护因子,其表达水平与肿瘤进展和患者预后密切相关。


(二)PTGDS 在泛癌中的拷贝数变异与单核苷酸变异分析

拷贝数变异(CNV)和单核苷酸变异(SNV)是两种常见的基因组变异,在遗传和医学研究中具有重要意义。为探究 PTGDS 基因在基因组水平是否发生改变,作者系统分析了 PTGDS 在泛癌中的 CNV 和 SNV 特征,发现 PTGDS 在食管腺癌(EAC)、卵巢癌(OV)、子宫内膜癌、肾癌和皮肤黑色素瘤中具有较高的突变频率(图 2a、b)。进一步分析显示,在宫颈鳞状细胞癌和宫颈内膜腺癌(CESC)、胰腺癌(PAAD)、胃腺癌(STAD)和葡萄膜黑色素瘤(UVM)中,PTGDS 高 CNV 组患者的生存率较高,而在其他癌症类型中,高 CNV 与较低的生存率相关(图 2c)。肿瘤突变负荷(TMB)和微卫星不稳定(MSI)是癌症研究和临床治疗中的重要生物标志物,主要用于指导免疫治疗,因此作者探究了泛癌中 PTGDS 与 TMB 和 MSI 的相关性,发现在肾上腺皮质癌(ACC)、多形性胶质母细胞瘤(GBM)、头颈部鳞状细胞癌(HNSC)、低级别胶质瘤(LGG)、胰腺癌(PAAD)、前列腺腺癌(PRAD)和胃腺癌(STAD)等多种肿瘤中,PTGDS 与 TMB 和 MSI 呈显著负相关(图 2d)。由于高 TMB 通常与更高的基因组不稳定性相关,这可能促进肿瘤的侵袭性和转移潜力,该发现进一步支持了 PTGDS 在肿瘤中的保护作用。同源重组缺陷(HRD)和倍性是癌症研究和临床诊断中的两个重要基因组特征,尤其在乳腺癌和卵巢癌中,作者的分析表明,在肾上腺皮质癌(ACC)、多形性胶质母细胞瘤(GBM)、乳腺癌(BRCA)、急性髓系白血病(LAML)、胆管癌(CHOL)和肉瘤(SARC)等多种肿瘤中,PTGDS 与 HRD 和倍性呈显著负相关(图 2e),进一步提示 PTGDS 在多数肿瘤中可能发挥保护作用。肿瘤新抗原是肿瘤细胞突变产生的特定抗原,可被免疫系统识别并触发抗肿瘤免疫反应,是免疫检查点抑制剂、肿瘤疫苗和 T 细胞治疗的关键靶点。为探究 PTGDS 与肿瘤新抗原的关系,作者从 UCSC 数据库获取统一标准化的泛癌数据集,并提取不同样本的 PTGDS 表达数据,发现在嗜铬细胞瘤(PCPG)中,PTGDS 与肿瘤新抗原显著正相关,同时在肾嫌色细胞癌(KICH)中,PTGDS 与肿瘤新抗原显著负相关(图 2f),该发现表明 PTGDS 在患者免疫治疗中可能具有重要的指导意义。综上,本部分研究揭示了 PTGDS 在泛癌基因组水平的变异特征及其与 TMB、MSI、HRD、倍性和肿瘤新抗原的相关性,进一步支持了其在肿瘤中的保护作用及对免疫治疗的指导价值。


(三)PTGDS 在泛癌中的 DNA 损伤修复、细胞干性与甲基化分析

癌症基因组的稳定性依赖于多种 DNA 修复机制,包括 DNA 错配修复(MMR)和同源重组修复(HRR),这些修复机制对维持癌细胞的干性和基因组完整性至关重要。为全面了解 PTGDS 在癌症中的功能,作者系统分析了 12 种人类癌症中 PTGDS 与 DNA 损伤修复、细胞干性和甲基化等关键功能的相关性,综合分析显示,在 12 种癌症中,PTGDS 表达与主要功能状态呈显著负相关,仅在肺腺癌(LUAD)中,PTGDS 表达与多种功能呈正相关(图 3a)。具体而言,在 DNA 损伤修复通路中,在神经胶质瘤、高级别胶质瘤(HGG)、视网膜母细胞瘤(RB)和葡萄膜黑色素瘤(UM)中,PTGDS 表达与 DNA 损伤修复功能呈显著负相关(图 3b)。作者进一步在乳腺癌细胞中过表达 PTGDS,并评估其对关键 DNA 修复蛋白的影响,如补充图 1a 所示,PTGDS 过表达导致 γ-H2AX 和 RAD51 的表达水平发生显著变化,表明 PTGDS 在乳腺癌的 DNA 损伤反应中具有潜在的调控作用,这提示 PTGDS 可能通过调控 DNA 修复机制影响肿瘤基因组的稳定性。在细胞干性方面,在肝细胞癌(LIHC)、多形性胶质母细胞瘤(GBM)、肺腺癌(LUAD)和乳腺癌(BRCA)等多数肿瘤中,PTGDS 表达与细胞干性呈显著负相关,而在甲状腺癌(THCA)中,二者呈正相关(图 3c),该发现表明 PTGDS 可能在抑制肿瘤干性方面发挥重要作用,进而影响肿瘤的增殖和转移潜力。作者利用 TIDE 网络工具分析 TCGA 数据库的肿瘤数据,发现 PTGDS 甲基化水平与细胞毒性 T 淋巴细胞(CTL)浸润显著相关(图 3d),CTL 通常表达 CD8 分子,也被称为 CD8+T 细胞,是抗肿瘤免疫反应中的关键效应细胞。进一步分析显示,在头颈部癌、急性髓系白血病(AML)、肺癌和胃癌中,PTGDS 启动子甲基化水平与 CTL 标志蛋白的表达呈正相关;Kaplan-Meier 生存曲线显示,在多形性胶质母细胞瘤、黑色素瘤和胃癌中,PTGDS 甲基化水平较高的患者预后显著更好(图 3e),这些结果提示 PTGDS 甲基化可能通过增强 CTL 介导的抗肿瘤免疫反应改善患者预后。此外,作者探究了 PTGDS 与 m1A、m5C 和 m6A 等 RNA 甲基化修饰的相关性,结果显示,在多数癌症中,PTGDS 表达水平的升高与 RNA 甲基化修饰呈显著负相关(图 3f),表明 PTGDS 可能通过调控 RNA 修饰在转录后水平发挥抑癌作用。综上,本部分研究阐明了 PTGDS 在泛癌中与 DNA 损伤修复、细胞干性及甲基化的关联,为理解其抑癌机制提供了多方面依据。

(四)PTGDS 在癌症中的功能机制及共表达基因相互作用分析

为深入探究 PTGDS 在癌症中的具体作用机制及其与共表达基因的相互作用,作者开展了一系列功能富集分析。首先,利用 String 网络工具,作者鉴定出与 PTGDS 相互作用的前 10 种蛋白质(图 4a)。进一步分析发现,与 PTGDS 相关性最强的 5 种蛋白质分别是 GPRC5B、LCNL1、NKX6-2、PAQR6 和 PLEKHB1,这些蛋白质在多数肿瘤中与 PTGDS 呈正相关,其中脂质运载蛋白样 1(LCNL1)与 PTGDS 的相关性最强(图 4c)。LCNL1 是一种与脂质运载蛋白家族相关的蛋白质,可能参与脂质结合、免疫调节、抗氧化活性和细胞信号传导,研究表明 LCNL1 可能通过调控细胞增殖、凋亡、转移或免疫反应影响肿瘤的发生发展,这提示 PTGDS 可能通过与 LCNL1 相互作用发挥抑癌功能。此外,作者还探究了 PTGDS 高表达对肿瘤中关键信号通路的影响,WNT 通路、mTOR 通路和 p53/RB 通路是调控细胞增殖、代谢、凋亡和细胞周期的核心信号通路,其异常激活或失活与多种癌症的发生发展密切相关。分析显示,在 6 种癌症中,PTGDS 高表达与 WNT、mTOR 和 p53/RB 通路的异常变化(如激活或失活)呈显著负相关(图 4b),该发现进一步支持了 PTGDS 在抑制肿瘤发生或进展中的潜在作用,提示其可能作为潜在的生物标志物或治疗靶点。为进一步揭示 PTGDS 的功能网络,作者对与 PTGDS 共表达的前 100 个基因进行富集分析并对其功能进行分析,结果显示这些基因主要富集在脂质结合、跨膜转运体活性和细胞表面受体信号通路等生物学过程中(图 4d)。此外,基因集富集分析(GSEA)表明,在肝癌、结直肠癌、肾透明细胞癌和胃癌中,PTGDS 与特定的信号通路关联最为密切(图 4e)。综上,本部分研究揭示了 PTGDS 在癌症中的多功能调控网络,为理解其在肿瘤生物学中的潜在机制提供了新的视角。


(五)PTGDS 在癌症免疫治疗反应中的预测潜力

基质评分(Stromal Score)、免疫评分(Immune Score)和 ESTIMATE 评分是基于基因表达数据量化肿瘤微环境中基质细胞和免疫细胞比例的计算方法,这些评分系统在肿瘤研究和临床应用中至关重要,尤其在评估肿瘤微环境、预测预后和指导免疫治疗方面。为探究 PTGDS 在肿瘤微环境中的免疫作用,作者评估了不同癌症类型中 PTGDS 的 ESTIMATE 评分,结果显示,在多数癌症中,包括肺鳞状细胞癌(LUSC)、膀胱尿路上皮癌(BLCA)、睾丸生殖细胞肿瘤(TGCT)、葡萄膜黑色素瘤(UVM)、结直肠腺癌(COAD)、乳腺癌(BRCA)和神经母细胞瘤(NB),PTGDS 与 ESTIMATE 评分和免疫评分呈显著正相关(图 5a)。值得注意的是,ESTIMATE 评分较高的肿瘤通常对免疫治疗更敏感,且可能与更好的预后相关;免疫细胞浸润较多的肿瘤通常对免疫检查点抑制剂(如 PD-1/PD-L1 抑制剂)更敏感,因此 PTGDS 的正相关关系提示其可能与良好的免疫治疗反应相关,表明存在较强的抗肿瘤免疫反应或免疫治疗敏感性。然而,在胶质母细胞瘤和低级别胶质瘤(GBMLGG)中,PTGDS 与 ESTIMATE 评分呈负相关。为进一步分析 PTGDS 在肿瘤免疫治疗中的潜在作用,作者检测了 PTGDS 与免疫检查点的相关性,结果显示在多数肿瘤中,PTGDS 与抑制性和刺激性免疫检查点均呈正相关(图 5b),该发现表明 PTGDS 可能对肿瘤免疫治疗产生深远影响。肿瘤免疫亚型(Immune Subtypes)根据肿瘤微环境中免疫细胞的组成、基因表达特征和免疫反应状态对肿瘤进行分类,有助于理解肿瘤的免疫特征并为个性化免疫治疗提供依据,因此作者研究了 PTGDS 在不同癌症免疫亚型中的差异表达,柱状图显示在乳腺癌中,PTGDS 在不同免疫亚型间的表达差异最为显著,这与乳腺癌的高度异质性及其对免疫治疗的不同反应一致(图 5c)。值得注意的是,在乳腺癌的 C2 亚型(IFN-γ 主导型)中,PTGDS 表达最高(图 5d),C2 亚型以 Th1 细胞、细胞毒性 T 细胞(CTL)和 NK 细胞为主,通常对免疫检查点抑制剂更敏感,该结果提示将 PTGDS 与 PD-L1 抑制剂联合使用可能对乳腺癌患者产生更好的治疗效果。此外,作者探究了 PTGDS 与多种趋化因子、受体、刺激因子和甲基化免疫刺激因子的相关性,热图显示在泛癌分析中,PTGDS 与趋化因子、受体和刺激因子呈正相关,而与甲基化免疫刺激因子呈负相关(图 5e)。最后,作者利用 TISMO 网络工具比较了细胞因子处理前后癌细胞系中 PTGDS 表达的变化,结果显示在乳腺癌细胞系中,经 TGF-β1 处理后 PTGDS 表达下调;相反,在黑色素瘤细胞系中,经 IFN-β 和 TGF-β1 处理后 PTGDS 表达上调(图 5f)。综上,本部分研究表明 PTGDS 可能在免疫刺激因子和免疫检查点的激活中发挥重要作用,进而影响肿瘤微环境的免疫抑制状态,且对癌症免疫治疗反应具有预测潜力。


(六)PTGDS 与免疫细胞浸润的相关性分析及空间表达模式

为深入探究 PTGDS 在肿瘤免疫中的作用,作者系统分析了其与免疫细胞浸润的相关性。利用 CIBERSORT 算法,作者鉴定出 22 种免疫细胞与 PTGDS 的相关性,结果显示在多数癌症中,PTGDS 与 B 细胞和 CD8+T 细胞呈显著正相关,而与树突状细胞、中性粒细胞和嗜酸性粒细胞呈负相关(图 6a),该发现提示 PTGDS 可能通过调控 B 细胞和 CD8+T 细胞的浸润增强抗肿瘤免疫反应。作者重点关注髓系树突状细胞,以进一步分析 PTGDS 与树突状细胞的关系,利用多种算法检测不同状态下 PTGDS 与树突状细胞的相关性,结果显示在多种肿瘤中,PTGDS 与活化的树突状细胞呈显著负相关,与静息的树突状细胞呈正相关(图 6b),该结果提示 PTGDS 可能通过抑制树突状细胞的活化来影响肿瘤微环境中的免疫调节。为探究 PTGDS 与免疫细胞的空间分布关系,作者从 Spatial DB 数据库获取空间转录组数据,分析了乳腺导管癌和三阴性乳腺癌组织中 PTGDS 与树突状细胞标志物 FCER1A 和 CD40 的空间表达模式,结果显示在乳腺导管癌中,PTGDS 与 FCER1A 的空间分布高度相似,提示二者可能共表达;而在三阴性乳腺癌中,PTGDS、FCER1A 和 CD40 的空间分布存在显著差异,表明它们可能独立发挥作用(图 6c)。此外,为确定肿瘤组织中表达 PTGDS 的细胞类型,作者从 TISCH 数据库分析了 PTGDS 的单细胞表达谱,热图显示 PTGDS 在 33 种细胞类型中广泛表达,在树突状细胞和成纤维细胞中表达水平相对较高(图 6d);小提琴图进一步证实,在多数肿瘤组织中,树突状细胞高表达 PTGDS(图 6e)。综上,本部分研究表明 PTGDS 可能在树突状细胞和成纤维细胞中发挥重要的免疫调节作用,且其与免疫细胞的相关性及空间表达模式具有癌症类型特异性。


(七)PTGDS 与泛癌中 T 细胞的相关性分析

为进一步探究 PTGDS 在肿瘤免疫中的调控作用,作者在分析其与树突状细胞关系的基础上,系统研究了其与 NK 细胞、调节性 T 细胞(Treg 细胞)和癌症相关成纤维细胞(CAFs)浸润的相关性,结果显示在乳腺癌中,PTGDS 与 T 细胞和 CAFs 呈显著正相关,这一现象在其他肿瘤中也观察到(图 7a)。经纯度校正的相关性分析进一步表明,在多数肿瘤(如乳腺癌)中,PTGDS 与 CAFs、NK 细胞和 T 细胞呈正相关(图 7b)。细胞毒性 T 淋巴细胞(CTLs)是免疫系统中的重要效应细胞,通过直接杀伤靶细胞在抗肿瘤和抗病毒免疫中发挥关键作用,为分析 PTGDS 与 CD8+T 细胞的相关性,作者进一步检测了 PTGDS 与 CTLs 的相关性,结果显示在乳腺癌中,PTGDS 与 CD8+T 细胞具有最强且最显著的正相关关系(图 7c),该发现提示 PTGDS 可能通过调控 CD8+T 细胞的浸润在乳腺癌中发挥抑癌作用。此外,作者利用 TIDE 网络工具探究了 PTGDS 启动子甲基化与癌症亚型、CTL 浸润及风险的关系,结果显示在乳腺癌、白血病和神经母细胞瘤中,PTGDS 启动子甲基化与 CTL 浸润显著相关(图 7d);相关性散点图和 Kaplan-Meier 生存曲线进一步表明,在乳腺癌、白血病和神经母细胞瘤患者中,PTGDS 启动子甲基化与 CTL 浸润增加显著相关,且可预测更长的生存期。综上,本部分研究表明 PTGDS 可能通过调控 CTL 介导的抗肿瘤免疫反应在肿瘤免疫抑制中发挥重要作用。


(八)PTGDS 作为癌症治疗反应的预测生物标志物及潜在靶向药物筛选

为探究 PTGDS 是否可预测癌症治疗反应,作者利用 ROCplotter 数据库分析了 PTGDS 表达与乳腺癌(BRCA)、卵巢癌(OV)和结直肠癌(COAD)三种癌症治疗结局的关系,结果显示在卵巢癌和结直肠癌中,对多西他赛、阿瓦斯汀或氟嘧啶单药治疗无反应的患者,其 PTGDS 表达水平相对较高;在乳腺癌中,对他莫昔芬治疗有反应的患者,其 PTGDS 表达显著较高,且在对蒽环类药物和伊沙匹隆治疗有反应的患者中,PTGDS 表达也呈上升趋势,其病理完全缓解(pCR)的 AUC 值分别为 0.7、0.605 和 0.706(图 8a),这些结果提示 PTGDS 可能作为乳腺癌患者药物敏感性的潜在生物标志物。鉴于 PTGDS 高表达与卵巢癌和结直肠癌(COADREAD)患者的药物治疗耐药相关,作者进一步筛选了可能更有效的抗 PTGDS 药物,利用 cMap 工具,在 9 种不同的肿瘤细胞系中筛选出可诱导与 PTGDS 表达增加相反的转录变化的化合物,最终确定了 30 种具有潜在靶向 PTGDS 能力的化合物(图 8b)。此外,通过 RNAactDrug 数据库,作者还筛选了与 PTGDS mRNA 表达相关的药物,发现 PTGDS 抑制剂主要包括异维 A 酸、副品红和奎扎替尼,其类似物包括重氮丝氨酸、2 - 脱氧 - 2 - 氟胞苷和 CUDC-305 副产物(图 8c)。为分析 PTGDS 与化合物的相互作用,作者利用 AlphaFold2 软件对 PTGDS 蛋白进行同源建模,并通过 SAVESv6.0 验证其整体质量因子(OQF)为 93.9394;随后利用 Discovery Studio 进行分子对接分析,结果显示伊立替康和硝基卡拉米芬可成功与 PTGDS 对接,其 LibDock 评分分别为 97.41 和 93.18,图 8d 展示了对接口袋的三维结构以及相互作用力和距离的二维图像,表明伊立替康和硝基卡拉米芬通过多种相互作用力与 PTGDS 残基结合。综上,本部分研究确定了 PTGDS 作为癌症治疗反应预测生物标志物的潜力,并筛选出多种潜在的 PTGDS 靶向药物,为癌症治疗提供了新的候选方向。


(九)PTGDS 过表达抑制乳腺癌细胞活力

为进一步验证 PTGDS 对肿瘤细胞增殖能力的影响,作者还进行了集落形成实验(图 9a),结果显示在过表达 PTGDS 基因后,两种癌细胞系形成的集落数量和体积均减少(图 9b),且通过 PCR 实验证实了 PTGDS 的过表达效率。在划痕愈合实验中,作者观察到过表达 PTGDS 的乳腺癌细胞系 MDA-MB-231 和 HCC1806 与对照细胞相比,迁移能力显著降低(图 9c),柱状图分析表明两组间的差异具有统计学意义(图 9d)。接下来,作者通过 Transwell 实验分析了 PTGDS 对乳腺癌细胞系迁移和侵袭能力的影响(图 9e),结果显示在 PTGDS 过表达后,MDA-MB-231 和 HCC1806 细胞系的迁移和侵袭能力显著减弱(图 9f);如补充图 1b 和 c 所示,在 JIMT-1 和 SK-BR-3 细胞系中过表达 PTGDS 也抑制了肿瘤细胞的迁移。为探究 PTGDS 与其他免疫细胞的分布关系,作者进行了多重免疫荧光染色,发现 PTGDS 高表达的患者中,CD8+T 细胞和 CD20+B 细胞的浸润更显著(图 9g、h),而 PTGDS 低表达的患者免疫细胞浸润减少,这进一步证实了 PTGDS 与免疫细胞的关联。综上,本部分体内实验结果表明 PTGDS 过表达可显著抑制乳腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力,并促进相关免疫细胞浸润,进一步验证了其抑癌作用。

(十)PTGDS 过表达增强 CD8+T 细胞浸润并提高抗 PD-L1 抗体(αPD-L1 Ab)治疗效果

为检测 PTGDS 在体内的抑癌作用,作者建立了稳定过表达 PTGDS 的小鼠乳腺癌细胞系 4T1,将该稳定细胞系接种到免疫活性正常的 BALB/c 小鼠体内构建皮下异种移植瘤,并分别用 αPD-L1 Ab 或 IgG 同型对照进行处理(图 10a)。结果显示,与对照组相比,PTGDS 过表达显著抑制肿瘤生长,且 PTGDS 过表达与 αPD-L1 Ab 联合处理对肿瘤负荷的降低效果最为显著(图 10b–d)。治疗结束后,作者收集肿瘤样本进行进一步分析,流式细胞术分析表明,αPD-L1 Ab 和 PTGDS 过表达均能增强 CD8+T 细胞的增殖和活化,值得注意的是,当 αPD-L1 Ab 与 PTGDS 过表达联合使用时,肿瘤区域 CD8+T 细胞的富集和活化显著增强(图 10e–g)。这些发现表明 PTGDS 过表达可增强 CD8+T 细胞的增殖、浸润和功能活性,从而显著提高 αPD-L1 Ab 的治疗效果。综上,本部分体内实验结果表明 PTGDS 通过促进 CD8+T 细胞浸润抑制肿瘤免疫逃逸,且过表达 PTGDS 可增强 αPD-L1 Ab 的治疗效果,为乳腺癌联合治疗提供了新策略。

本研究围绕前列腺素 D2 合酶(PTGDS)展开全面的泛癌分析及乳腺癌专项研究,通过多组学数据、单细胞和空间转录组数据结合体内外实验,系统探究了 PTGDS 在癌症中的表达特征、基因组变异、功能机制、与免疫细胞的关联及治疗应用潜力。研究发现 PTGDS 在多数癌症中表达异常,且与癌症类型相关的预后及肿瘤进展指标相关,在乳腺癌中低表达提示预后不良;其在基因组水平存在拷贝数和单核苷酸变异,与肿瘤突变负荷、微卫星不稳定等基因组特征相关;在功能上,PTGDS 参与 DNA 损伤修复、细胞干性调控及甲基化修饰,通过与相关蛋白质相互作用及调控核心信号通路发挥抑癌作用;在免疫调节方面,PTGDS 与多种免疫细胞(如 B 细胞、CD8+T 细胞、树突状细胞等)浸润相关,可增强 CD8+T 细胞活性及抗肿瘤免疫力,其启动子甲基化也与免疫细胞浸润及患者预后相关;在治疗应用上,PTGDS 可作为癌症治疗反应的预测生物标志物,且筛选出多种潜在靶向药物,尤其在乳腺癌中,过表达 PTGDS 与抗 PD-L1 联合使用可显著提升治疗效果。尽管研究存在一定局限性,如需进一步阐明分子机制及解决临床转化挑战,但整体而言,本研究明确了 PTGDS 作为潜在癌症预后生物标志物和免疫治疗靶点的价值,为癌症研究和治疗提供了重要的理论依据和新的方向。

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