《Genes & Diseases》：A disulfidptosis-related risk model for head and neck cancer identifying NQO1 as a key target to promote immunotherapy
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针对头颈癌（HNSC）缺乏精准预后模型和有效免疫治疗靶点的难题，本研究构建了双硫死亡（disulfidptosis）相关风险模型（HNSC-DRRM），发现低风险组患者表现出免疫激活的肿瘤微环境特征。通过单细胞和空间转录组分析，明确了CXCL12-CXCR4是关键信号通路，并识别出NQO1为关键靶点。实验证实，NQO1抑制剂双香豆醇（dicoumarol）能有效增强抗PD-L1免疫检查点阻断疗法的抗肿瘤效果。该研究为HNSC的预后评估和免疫联合治疗提供了新思路和潜在靶点。
在头颈癌（Head and Neck Cancer, HNSC）这一全球高发且预后不佳的恶性肿瘤治疗领域，科学家们一直在寻找新的突破口。传统的治疗方法如手术、放疗和化疗，虽然不断进步，但面对肿瘤的复发、转移以及免疫逃逸，常常显得力不从心。近年来，免疫疗法，特别是针对PD-1/PD-L1等免疫检查点的阻断疗法，为部分患者带来了曙光，然而响应率有限且缺乏有效的生物标志物来预测疗效，仍是亟待解决的核心问题。与此同时，细胞死亡（Cell Death）研究领域不断涌现新发现，从经典的凋亡（Apoptosis）、自噬（Autophagy），到近年来备受关注的铁死亡（Ferroptosis）、铜死亡（Cuproptosis）等，这些新型程序性细胞死亡方式为癌症治疗提供了新视角。其中，双硫死亡（Disulfidptosis）作为一种最新被发现的细胞死亡形式，因其独特的机制——细胞内二硫键异常积累导致细胞骨架崩溃——而展现出调控肿瘤命运的潜力。先前研究提示，双硫死亡可能有益于抗肿瘤免疫，但其在HNSC中的具体作用、能否用于构建精准的预后模型，以及是否能从中挖掘出提升免疫治疗效果的新靶点，目前仍是未知的空白地带。为了回答这些关键问题，一篇发表在《Genes》上的研究应运而生。
为了系统探究双硫死亡在HNSC中的作用，研究人员整合运用了生物信息学分析、体外及体内实验验证等多种技术手段。研究主要基于公共数据库，如癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas, TCGA）的HNSC患者转录组和临床数据，以及GSE65858等外部验证数据集。在模型构建与验证方面，采用了共识聚类、差异表达分析、LASSO Cox回归等算法来建立和评估风险模型。为了深入解析肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）的细胞组成和互作关系，研究利用了单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据和空间转录组学（Spatial Transcriptomics）分析技术。关键的实验验证部分，则使用了患者来源的类器官肿瘤球（Patient-Derived Organotypic Tumor Spheroids, PDOTSs）体外培养模型，以及小鼠皮下和舌原位异种移植（Cell-Derived Xenograft, CDX）模型，并结合了流式细胞术（Flow Cytometry）等方法评估免疫细胞的变化。
研究结果
1. 构建和评估头颈癌双硫死亡相关风险模型
研究人员首先从TCGA数据库中获取了515名HNSC患者的转录组数据，结合36个已知的双硫死亡相关基因（DRGs），通过差异表达、生存分析和回归模型筛选，最终构建了一个包含8个基因（NQO1、CCNA1、EVPLL、C5orf20、ZAP70、PLA2G4A、FUT7和SLAMF1）的HNSC特异性双硫死亡相关风险模型（HNSC-DRRM）。该模型能够根据风险评分将患者分为高风险组和低风险组。验证结果显示，高风险组患者的总生存期显著差于低风险组（P< 0.001），且模型在训练集、测试集和全部队列中对患者1年、3年生存率的预测具有相对满意的准确性（AUC值>0.7）。值得注意的是，该模型在乳腺癌、肺癌等其他癌症类型中预测能力不佳，显示了其对HNSC的特异性。
2. HNSC-DRRM与HNSC肿瘤微环境中的免疫调节密切相关
功能富集分析发现，低风险组富集的主要通路与适应性免疫反应、抗原加工和呈递、T细胞活化以及免疫细胞相互作用等密切相关。相反，高风险组则与上皮-间质转化（Epithelial-Mesenchymal Transition, EMT）、肿瘤发生等通路相关。免疫浸润分析进一步证实，低风险组表现出更高的免疫评分（ImmuneScore）、更多的CD8+T细胞浸润、更高的干扰素-γ（IFNG）信号活性，以及更低的T细胞排斥（Exclusion）和功能障碍（Dysfunction）评分。此外，低风险组的三级淋巴结构（Tertiary Lymphoid Structure, TLS）评分和关键趋化因子CXCL13的表达也显著更高，提示其具有更活跃的抗肿瘤免疫环境。
3. 单细胞RNA测序和空间转录组学分析确定HNSC-DRRM为一个多维模型
单细胞分析揭示了HNSC-DRRM中8个模型基因的表达具有细胞类型特异性：NQO1和CCNA1主要在肿瘤上皮细胞中高表达，而FUT7和SLAMF1则主要在CD8+T细胞、B细胞等免疫细胞中表达。细胞通讯分析发现，高表达SLC7A11（一个关键的DRG）的肿瘤上皮细胞和巨噬细胞，主要通过CXCL12-CXCR4信号通路与CD8+T细胞，特别是效应记忆型（TEM）和组织驻留记忆型（TRM）T细胞进行通信。空间转录组学分析直观地证实了这些基因在肿瘤区域（如NQO1、CCNA1）或免疫细胞富集区（如ZAP70、FUT7）的特异性分布，同时显示CXCL12和CXCR4主要在T细胞和B细胞区域共定位。这些结果表明HNSC-DRRM是一个整合了肿瘤细胞和免疫细胞特征的多维模型，并且CXCL12-CXCR4轴可能在双硫死亡相关的免疫调节中扮演关键角色。
4. NQO1和CCNA1促进HNSC的肿瘤进展
在8个模型基因中，NQO1和CCNA1的表达与HNSC患者的不良预后显著负相关。实验证实，与正常口腔角质形成细胞（NOK）或癌旁组织相比，HNSC细胞系（HN6和SAS）中NQO1和CCNA1在蛋白和mRNA水平均显著上调。在细胞水平，敲低NQO1或CCNA1能显著抑制HNSC细胞的迁移和侵袭能力。在小鼠皮下移植瘤模型中，敲低NQO1或CCNA1也能有效抑制肿瘤的生长。进一步研究发现，在葡萄糖剥夺诱导双硫死亡的条件下，敲低NQO1或CCNA1会阻止细胞骨架F-肌动蛋白网络的崩溃，提示这两个基因可能是调控HNSC细胞发生双硫死亡的关键因子。
5. 抑制NQO1可促进HNSC的免疫检查点阻断治疗
基于模型基因筛选和功能分析，研究者将NQO1确定为潜在的免疫治疗增敏靶点。使用NQO1特异性抑制剂双香豆醇（Dicoumarol, DIC）进行的体外实验显示，双香豆醇能以剂量依赖性方式诱导患者来源类器官肿瘤球（PDOTSs）的细胞死亡。更重要的是，即使低剂量的双香豆醇与抗PD-L1抗体联用，也能产生显著的协同杀伤效果，其效果远优于单一疗法。在小鼠舌原位MOC1移植瘤模型中，单独使用双香豆醇或抗PD-L1抗体对肿瘤生长的抑制效果有限，但两者联合治疗能显著缩小肿瘤体积和重量。流式细胞术分析发现，联合治疗组肿瘤微环境中的总CD8+T细胞和抗原特异性（OVA-tetramer+）CD8+T细胞比例显著增加，并且这些T细胞的耗竭标志物（PD-1+TIM-3+）表达降低，细胞毒性分子颗粒酶B（GZMB）的表达升高，表明其功能状态得到改善。
结论与讨论
本研究成功地构建并验证了一个基于双硫死亡相关基因的HNSC特异性预后风险模型（HNSC-DRRM）。该模型不仅能够有效预测HNSC患者的生存预后，更重要的是，它揭示了双硫死亡状态与肿瘤免疫微环境之间的深刻联系：低风险患者呈现出免疫激活的“热肿瘤”特征。通过多维度的组学分析，研究阐明了HNSC-DRRM是一个整合了肿瘤上皮细胞特征（如NQO1、CCNA1）和免疫细胞特征（如FUT7、ZAP70）的复合模型，并首次在双硫死亡背景下，将CXCL12-CXCR4信号轴确定为肿瘤微环境中连接肿瘤细胞与免疫细胞（特别是CD8+T细胞）的关键通讯通路。
研究的核心创新点和重要临床意义在于靶点的发现与验证。研究者从模型基因中筛选出NQO1，并通过严谨的体内外实验证明，使用其小分子抑制剂双香豆醇靶向NQO1，能够显著增强抗PD-L1免疫检查点阻断疗法对HNSC的抗肿瘤效果。其机制可能与双香豆醇抑制NQO1、消耗NADPH、促进活性氧（ROS）生成，从而引发氧化应激并激活先天性和适应性免疫反应有关。这为克服HNSC免疫治疗耐药性提供了全新的联合治疗策略。
尽管该研究存在样本量有限、模型预测效能（AUC）尚有提升空间等局限性，但其通过生物信息学挖掘、单细胞/空间转录组验证和功能性实验的完整证据链，有力地证明了HNSC-DRRM的预后价值和NQO1作为治疗靶点的潜力。综上所述，这项研究不仅为HNSC患者的预后评估提供了新的工具，更鉴定出NQO1这一极具前景的靶点，为开发“双硫死亡调控剂+免疫检查点抑制剂”的联合疗法奠定了坚实的理论基础，有望为头颈癌患者带来新的治疗希望。
