《Cancer Immunology, Immunotherapy》：Heterogeneity and prognostic significance of mast cell subsets in the tumor microenvironment of prostate cancer
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尽管手术、化疗、靶向治疗和免疫治疗取得了进展，但前列腺癌(PC)的治疗失败和疾病进展仍是严峻挑战。肿瘤微环境(TME)中的免疫细胞，特别是肥大细胞(MCs)，在PC进展和预后中发挥重要作用，但其功能存在争议。为解决此问题，哈尔滨医科大学第四附属医院的研究人员整合了单细胞RNA测序(scRNA-seq)和批量转录组学数据，对前列腺癌TME中的肥大细胞进行深入研究，揭示了其功能异质性。研究表明，肥大细胞可分为两个功能迥异的亚群：肥大细胞1(mast cell1)高度富集于促癌通路，高表达与不良预后相关；肥大细胞2(mast cell2)则主要呈现抗肿瘤免疫调节特性，高表达与良好预后相关。研究确定了BIRC3和FOS等关键标志基因的预后价值。该研究为理解肥大细胞在PC中的双重作用提供了新见解，并为临床诊断、预后预测和个性化治疗提供了潜在的分子靶点。
前列腺癌是全球男性中发病率和死亡率均居前列的恶性肿瘤，尽管在早期筛查、手术、化疗、靶向治疗和免疫治疗方面已取得显著进步，但治疗失败和随后的疾病进展依然是摆在临床医生和科学家面前的紧迫难题。肿瘤的复杂性不仅仅在于癌细胞本身，还与其周围的“生态系统”——肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）密切相关。这个由免疫细胞、血管、成纤维细胞、信号分子等构成的复杂网络，是肿瘤发生、发展、转移和治疗反应的关键参与者。在众多免疫细胞中，肥大细胞近年来备受关注。它们本是免疫系统的哨兵，广泛分布于皮肤、肺、胃肠道和泌尿道等黏膜组织，在过敏反应、抗菌免疫和组织重塑中扮演重要角色。然而，在癌症的战场上，肥大细胞却像一把“双刃剑”：一方面，有研究发现它们能通过分泌大量生物活性介质，为肿瘤的生长、血管新生和转移“煽风点火”，与不良预后挂钩；另一方面，另一些证据又显示，它们能增强抗肿瘤免疫反应，甚至直接诱导癌细胞死亡，似乎又站在“正义”的一边。这种矛盾的现象在前列腺癌中尤为突出，肥大细胞的确切角色和背后的机制一直模糊不清。是敌是友？这成为困扰研究人员的关键问题。为了拨开迷雾，阐明肥大细胞在前列腺癌进展中的确切功能，来自哈尔滨医科大学第四附属医院的研究团队开展了系统性的探索，其研究成果发表在《Cancer Immunology, Immunotherapy》期刊上。
为了回答上述问题，研究人员综合运用了多种高通量测序和生物信息学分析方法。首先，他们从已发表的研究中获取了一个包含39个前列腺癌样本的单细胞RNA测序数据集，并整合了来自哈尔滨医科大学（HMU）、癌症基因组图谱（TCGA）和纪念斯隆凯特琳癌症中心（MSKCC）等多个公开数据库的批量转录组学数据。在单细胞层面，他们利用非负矩阵分解等聚类方法，对前列腺癌TME中的肥大细胞进行了亚群划分。随后，通过差异表达分析、基因集富集分析、转录因子活性预测、细胞间通讯网络构建以及干细胞特性分析和伪时间轨迹分析，对两个肥大细胞亚群的功能特征、调控机制和潜在发育关系进行了深入刻画。在临床相关性方面，他们利用单样本基因集富集分析构建了亚群特征，并在多个独立队列中进行了生存分析和预后预测效能评估，验证了关键标志基因的表达模式及其与患者生存的关系。
单个细胞水平揭示前列腺癌肿瘤微环境的细胞图谱
研究人员分析了来自39个前列腺癌样本的171,510个免疫细胞，通过无监督聚类将其划分为29个细胞簇，并基于经典的标记基因成功注释了27个主要的细胞亚群，包括T细胞、B细胞、髓系细胞、成纤维细胞、内皮细胞、上皮细胞以及肥大细胞等，全面描绘了前列腺癌TME的高度异质性。
前列腺癌中肥大细胞的异质性
研究人员从前列腺癌TME中分离出6011个肥大细胞，并通过非负矩阵分解决定将其进一步划分为两个截然不同的亚群，命名为肥大细胞1和肥大细胞2。通过差异表达分析，他们鉴定出每个亚群的特异性标记基因，例如肥大细胞1高表达BIRC3，而肥大细胞2高表达FOS。功能富集分析揭示，肥大细胞1的标记基因显著富集于STAT蛋白丝氨酸磷酸化、PPAR信号通路、AMPK信号通路等与癌症相关的通路；而肥大细胞2则主要富集于炎症反应调节、细胞因子正调控等免疫调节相关通路，表明两者功能迥异。转录因子调控网络分析显示，两个亚群具有不同的关键转录因子活性谱。此外，干细胞特性分析和伪时间轨迹分析暗示，肥大细胞2可能代表一种分化程度较低的状态，并可能向肥大细胞1状态进行功能或状态的转变。
肥大细胞亚群作为通讯枢纽重塑前列腺癌肿瘤微环境
细胞间通讯网络分析显示，两个肥大细胞亚群在TME的交互网络中均占据中心位置，但信号传递模式不同。肥大细胞1主要作为信号发送者，其发出的信号（如VEGFA–NRP1/FLT1、TGFB1–TGFBR等）靶向肿瘤细胞、成纤维细胞和内皮细胞，与血管生成、基质重塑和肿瘤进展相关。而肥大细胞2则更多地作为信号接收者，并与T细胞、NK细胞、巨噬细胞等免疫细胞进行富含炎症相关配体-受体对的相互作用，提示其更侧重于免疫炎症调节。
肥大细胞亚群特征在前列腺癌中的预后意义
研究人员在HMU、TCGA和MSKCC三个独立队列中验证了肥大细胞亚群特征的临床相关性。结果一致表明，肥大细胞1特征的高表达与患者较短的总生存期显著相关，提示其促癌作用；而肥大细胞2特征的高表达则与更长的总生存期相关，显示出潜在的抗肿瘤保护作用。受试者工作特征曲线分析证实了这两个特征对患者预后具有良好的预测效能。多变量Cox回归分析进一步表明，肥大细胞亚群评分是独立的预后预测因子。
肥大细胞亚群相关基因在前列腺癌中的表达
在转录组和蛋白水平上验证了关键标志基因的表达模式。BIRC3（肥大细胞1标记）在肿瘤组织中表达上调，而FOS（肥大细胞2标记）在正常组织中表达更高。生存分析显示，BIRC3高表达是预后不良的风险因素，而FOS高表达则是预后良好的保护性因素，两者均为独立的预后因素。
这项研究通过整合多维组学数据，系统阐明了肥大细胞在前列腺癌TME中的功能异质性及其对预后的双重影响。研究的主要结论是：前列腺癌TME中的肥大细胞并非同质群体，而是包含功能对立的两个亚群。肥大细胞1表现出显著的促肿瘤特征，与癌症相关信号通路（如STAT、PPAR、AMPK通路）激活相关，并通过分泌VEGFA、TGFB1等因子促进血管生成和基质重塑，其高表达特征预示着不良预后。相反，肥大细胞2主要呈现抗肿瘤免疫调节特性，参与炎症反应和免疫调控，其高表达特征与患者更好的生存结局相关。研究人员鉴定出的亚群特异性标志基因BIRC3和FOS，分别作为不良和良好的预后生物标志物，具有重要的临床转化潜力。此外，研究还通过细胞间通讯分析揭示了两个亚群在重塑TME中扮演的不同“角色”：一个偏向于促进肿瘤生长的“建设者”，另一个则偏向于调节免疫的“协调者”。
这项研究的重要意义在于，它超越了传统上仅将肥大细胞视为单一群体的研究范式，首次在前列腺癌中从单细胞分辨率层面揭示了其深刻的功能异质性，为理解肥大细胞在癌症中看似矛盾的作用提供了清晰的分子框架。研究不仅明确了不同肥大细胞亚群对患者预后的相反影响，为解决既往文献中关于肥大细胞浸润预后价值的争议提供了新视角，还为前列腺癌的精准医疗开辟了新途径。鉴定出的肥大细胞亚群特征及其关键标志基因（如BIRC3和FOS），为开发新的预后预测模型、发现潜在的免疫治疗靶点以及设计针对特定促癌肥大细胞亚群的干预策略奠定了坚实的理论基础，有望推动前列腺癌诊疗向更个性化、更高效的方向发展。
