《Frontiers in Immunology》：Single-cell RNA sequencing and spatial transcriptomic analysis reveal a distinct population of G6PD+ cells with aberrant bile acid metabolism in hepatocellular carcinoma
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本研究通过单细胞转录组与空间转录组分析，揭示肝细胞癌（HCC）中存在一类具有异常胆汁酸代谢特征的G6PD+恶性细胞亚群。该亚群富集于肿瘤边界区域，通过激活VEGFA–VEGFR1等信号通路促进血管生成，并与巨噬细胞、内皮细胞形成免疫抑制微环境。研究构建了基于机器学习胆汁酸代谢评分系统，可独立预测HCC患者预后，并发现BIBR-1532可能通过靶向G6PD蛋白抑制肿瘤进展。该研究为HCC的精准治疗提供了新靶点和理论依据。
引言
肝细胞癌（HCC）作为一种高恶性程度的肿瘤，其发生发展与代谢重编程密切相关。其中，胆汁酸不仅作为重要的代谢产物，更作为信号分子调控肝脏的生理和病理过程。尽管胆汁酸代谢异常与HCC的关联已被初步揭示，但其在HCC进展中的具体细胞学基础及临床意义尚不明确。
材料与方法
研究整合了67例HCC患者的单细胞转录组数据，构建胆汁酸代谢评分系统。通过伪时间轨迹分析刻画异常胆汁酸代谢细胞的分化模式，利用空间转录组技术探索其空间分布特征。结合机器学习算法分析HCC队列转录组数据构建预后预测模型，并辅以免疫浸润分析、分子表征及药物敏感性预测。
结果
单细胞转录组特征揭示HCC细胞异质性
研究通过对94,900个高质量细胞进行分析，鉴定出T细胞、B细胞、NK细胞、内皮细胞、成纤维细胞、巨噬细胞、浆细胞、肝细胞和上皮细胞等9个细胞亚群。细胞通讯分析显示髓系细胞在肿瘤微环境中具有核心信号枢纽作用。
恶性HCC细胞中胆汁酸代谢增强
单细胞水平的胆汁酸代谢谱显示恶性细胞具有最高代谢活性，其中G6PD+恶性细胞表现出独特的胆汁酸代谢特征。伪时间轨迹分析将该亚群定位于恶性细胞分化的关键过渡状态，其动态表达模式与胆汁酸合成关键酶CYP7A1高度一致。
胆汁酸代谢的空间微环境特征
空间转录组分析发现区域4是G6PD+恶性细胞富集的关键区域。关键胆汁酸代谢基因（CYP7A1、CYP27A1、NR1H4等）在空间域中表达呈现显著异质性，表明胆汁酸代谢在肿瘤微环境中具有区域特异性功能。
机器学习构建风险预测模型
通过集成10种机器学习算法构建的预后模型在多个独立队列（TCGA、GSE14520等）中均显示优异预测性能（C-index最高达0.71）。高风险组患者总生存期显著缩短，风险评分经多变量Cox回归证实为独立预后因素。
风险亚组的分子特征与免疫浸润格局
高风险组患者显示原癌信号通路激活和TP53突变频率增高。免疫浸润分析发现高风险组特定T细胞亚群、巨噬细胞亚型显著富集，且免疫检查点分子表达差异显著。细胞通讯分析揭示G6PD+恶性细胞与内皮细胞通过VEGFA–VEGFR1和NAMPT–INSR信号通路形成强相互作用。
靶向G6PD的潜在治疗策略
机器学习特征重要性分析将G6PD确定为关键调控因子。药物敏感性分析显示G6PD表达与BIBR-1532抗癌反应显著相关。分子对接证实BIBR-1532可通过PHE173、TYR147等关键残基与G6PD蛋白稳定结合。
G6PD的功能性验证
体外实验证实G6PD过表达显著增强HCCLM3细胞的增殖、迁移和侵袭能力，而G6PD敲低则产生相反表型。伤口愈合实验、Transwell侵袭实验和克隆形成实验一致表明G6PD在驱动HCC恶性进展中的核心作用。
讨论
本研究首次在单细胞分辨率系统刻画HCC中胆汁酸代谢的细胞异质性和空间分布特征，发现G6PD+恶性细胞通过代谢重编程促进血管生成和免疫抑制微环境形成。建立的胆汁酸代谢评分系统为HCC预后预测提供新工具，而G6PD靶向治疗策略可能为HCC精准治疗开辟新途径。未来需通过多中心回顾性队列和患者来源类器官模型进一步验证该签名临床适用性。
