《Signal Transduction and Targeted Therapy》：Glycolytic heterogeneity drives metabolic-targeted therapy in pancreatic ductal adenocarcinoma
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本研究针对胰腺导管腺癌(PDAC)代谢异质性不明确的问题，通过空间转录组学、单细胞测序和多组学分析，揭示了PDAC中糖酵解活性的显著异质性及其与临床预后的关联。研究发现高糖酵解表型对LDHA抑制剂敏感，为PDAC的代谢分层和精准治疗提供了新思路。
胰腺导管腺癌(PDAC)是恶性程度最高的消化道肿瘤之一，因其早期症状隐匿、诊断困难以及高度治疗抵抗性而闻名。尽管外科技术和系统治疗不断进步，PDAC的五年生存率仍低于10%，被称为"癌中之王"。这种治疗抵抗性的背后，是PDAC独特而复杂的肿瘤微环境(TME)，其中高度异质性的代谢重编程被认为是关键驱动因素。
传统上，PDAC被归类为糖酵解型肿瘤，但不同患者之间甚至同一肿瘤内部的代谢异质性程度及其临床意义尚不明确。肿瘤细胞通过代谢重编程满足其快速增殖的需求，但这种代谢适应在PDAC中并非均质分布。代谢表型的异质性受到遗传突变、细胞分化状态以及微环境条件（如缺氧和营养可用性）等多种因素影响。如果肿瘤内不同亚群依赖不同的代谢途径，那么抑制单一代谢过程可能只影响部分细胞，导致其他细胞存活并驱动复发。
在这项发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》的研究中，研究人员通过整合空间转录组学、单细胞RNA测序(scRNA-seq)和多组学分析，系统描绘了PDAC中的糖酵解异质性图谱。研究发现，糖酵解活性遵循特定的表达模式，与细胞身份和空间结构密切相关。更重要的是，这种糖酵解异质性具有显著的临床意义，高糖酵解表型与不良预后相关，且对乳酸脱氢酶A(LDHA)抑制剂表现出特异性敏感。
研究团队采用的主要技术方法包括：来自47个肿瘤和16个正常胰腺样本的单细胞RNA测序分析、6个PDAC原代样本的空间转录组学分析、患者来源的细胞模型培养、代谢组学/蛋白质组学/脂质组学整合分析，以及体外和鸡胚绒毛尿囊膜(CAM)模型的药效评估。
PDAC细胞身份与代谢特征和糖酵解异质性相关
通过分析单细胞RNA测序数据，研究人员发现PDAC样本中免疫成分更丰富，结缔群体扩大，而内皮细胞和外分泌细胞减少。比较分析显示，正常导管细胞在线粒体途径相关有氧呼吸和脂肪酸β-氧化方面富集，而肿瘤导管细胞则表现出糖酵解活性增加。重要的是，基于糖酵解基因签名表达的患者分层揭示了明显的转录差异，高糖酵解组在糖酵解途径和糖酵解过程的正调控方面显著富集。
保留的PDAC组织结构显示患者间的糖酵解变异性
空间转录组学分析揭示了PDAC进展过程中空间组织和细胞组成的关系。在T3期，内皮细胞丰度低于T2期，而中性粒细胞、NK细胞和Tregs在T3期更为普遍。基因本体(GO)分析将这些基因与凋亡负调控和糖酵解活性等过程联系起来。关键糖酵解基因如LDHA、ALDOA、ENO1、PKM和PFKP显著表达，且这种新发现的糖酵解签名在PDAC患者间存在差异，并与临床特征相关。
PDAC中糖酵解基因的最高表达与最高缺氧评分和最差生存率相关
基于癌症基因组图谱(TCGA)数据的分析显示，糖酵解异质性与临床结果密切相关。高糖酵解组预后最差，且与缺氧状态和基底样亚型显著相关。缺氧评分随着糖酵解表达更高的组别而逐渐增加，表明缺氧状态与糖酵解基因表达呈正相关。
高糖酵解PDAC模型通过LDHA抑制对代谢干扰产生增殖下降反应
功能研究表明，高糖酵解细胞系统(MIAPaCa-2和PANC-1)对LDHA抑制更敏感，而低糖酵解系统(PL45、SW1990和HPAF-II)反应最小。在三维人胰腺癌类器官中，LDHA抑制剂有效靶向了胰腺癌的生长克隆形成能力。在鸡胚模型中，LDHA抑制剂治疗导致PDAC异种移植瘤显著消退，且所有测试剂量均被胚胎良好耐受。
LDHA抑制显著影响细胞内代谢流，逆转高糖酵解细胞设置
多组学分析显示，LDHA抑制剂使高糖酵解系统中的乳酸水平显著降低，恢复到低糖酵解细胞系统的水平。在MIAPaCa-2高糖酵解细胞中，糖酵解/糖原异生途径的富集在LDHA抑制后消失。蛋白质组学分析强调了代谢差异，高糖酵解MIAPaCa-2系统中的糖酵解显著降低，其他能量相关通路如氧化磷酸化和脂肪酸代谢也减少。
PDAC模型对LDHA抑制的不同代谢和应激反应适应
深入分析揭示了两种PDAC模型对LDHA抑制的不同适应策略，涉及能量和合成代谢通路， coupled with氧化还原失衡和有限的补偿反应。在MIAPaCa-2细胞中，LDHA抑制剂治疗导致缺氧诱导因子1α(HIF-1α)蛋白水平的时间依赖性下调，同时内质网应激标记物TIAR1表达逐渐增加。
整合分析揭示LDHA抑制在高糖酵解PDAC系统中调节与糖酵解非直接相关的分子网络
整合方法确定了代谢物、蛋白质和脂质数据集中的相关特征块，其中许多受LDHA抑制剂调节。在蛋白质水平，与蛋白质折叠和内质网功能相关的过程受到影响，关键调节蛋白包括HYOU1、FKBP9、HSP90B1等。从代谢角度，α-酮戊二酸、丙氨酸、N-羰基天冬氨酸和琥珀酸半醛的变化表明丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢紊乱。
研究结论强调，糖酵解异质性是PDAC中先前未被认识的分层轴，突出了其最侵袭形式的独特代谢脆弱性。通过将高糖酵解活性与特定分子特征和治疗敏感性联系起来，为将代谢分析纳入精准治疗策略提供了强有力的理论依据。糖酵解分层不仅反映了肿瘤生物学，还提供了可行的治疗靶点，强调了将代谢抑制剂与既定治疗相结合以克服PDAC侵袭性的重要性。
这项研究的创新之处在于首次系统揭示了PDAC中糖酵解异质性的空间组织和功能意义，建立了代谢表型与治疗响应的直接联系，为开发基于代谢分层的个性化治疗策略奠定了坚实基础。随着空间分辨和多组学技术的不断发展，整合代谢、免疫和基质特征很可能成为完善患者分层和指导下一代治疗干预设计的关键，使我们更接近能够应对PDAC独特生物学挑战的精准医学方法。
