1. 文章
发表杂志名称：Journal of Translational Medicine
影响因子：6.1
online 时间：2025 年 1 月 28 日
*2. 研究概述
本研究构建了免疫相关细胞死亡和应激（ICDS）预后模型，利用机器学习方法，分析大量转录组数据，探究肿瘤微环境中免疫细胞浸润、程序性细胞死亡和应激之间的关系。研究发现 ICDS 模型评分与患者预后呈负相关，与临床分期正相关。巨噬细胞是 ICDS 预后模型中免疫特征差异的主要驱动因素，模型基因 GAL3ST4 促进巨噬细胞向 M2 促肿瘤表型转变，而肿瘤细胞的铜死亡可抑制 GAL3ST4 表达，进而抑制 M2 样巨噬细胞极化，为结直肠癌治疗和预后评估提供了新靶点和生物标志物。
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*3. 研究结果
图 1 构建免疫相关细胞死亡和应激（ICDS）预后模型及其临床特征：
通过一系列分析，确定了 4295 个免疫相关基因和 2769 个细胞死亡与应激相关基因，筛选出 579 个 ICDS 基因，再经进一步分析确定了由 9 个关键基因组成的 ICDS 模型并计算 ICDS 指数（图 1A-D）。单因素 Cox 分析表明，CXXC5、ATP6V1B2、FAS 和 MMP1 与结直肠癌患者生存改善相关，BST2、TRIB2、ENO2、GAL3ST4 和 FLT1 是影响总生存的不利因素（图 1E）。ICDS 指数与 T、N 分期和临床分期显著相关，T3、T4 期，N1、N2 期以及 III、IV 期患者 ICDS 指数更高（图 1F-H）。除 CXXC5 外，其他模型基因在高、低 ICDS 指数组表达差异显著（图 1I）。这些结果表明 ICDS 指数与临床特征相关，具有临床预后评估的潜在价值
图 2ICDS 模型的预后验证：
在七个数据集里，根据四分位数将患者分为高、低 ICDS 指数亚组， Kaplan-Meier 生存分析显示，高 ICDS 指数亚组的结直肠癌患者死亡风险显著更高（图 2A-F）。ROC 曲线对比表明，ICDS 指数对结直肠癌患者 1 年、3 年和 5 年总生存有很强的预测准确性（图 2A-F）。单因素和多因素 Cox 分析表明，ICDS 指数是 TCGA-CRC 队列中的独立风险因素（图 2G）。构建的包含 ICDS 指数等多个临床因素的预测列线图模型对总生存具有良好的预测效率（图 2H）。综上所述，ICDS 指数能有效预测结直肠癌患者的预后。
图 3ICDS 亚组之间的特征和差异：
与高 ICDS 指数组相比，低 ICDS 指数组中多种免疫细胞水平增加，如活化的 CD4 + T 细胞、树突状细胞等（图 3A）。低 ICDS 指数组促炎细胞因子表达水平显著升高（图 3B）。在免疫检查点方面，两组表现出不同的表达模式，低 ICDS 指数组对免疫治疗可能更有效（图 3C-D）。低 ICDS 指数组免疫评分更高、肿瘤纯度更低，而基质评分无显著差异（图 3E-G）。GO 功能通路富集分析显示，低 ICDS 指数组主要富集于免疫相关通路，高 ICDS 指数组主要富集于基质生长相关通路（图 3H）。两组常见突变基因相似，且肿瘤突变负担等基因组特征无显著差异（图 3I）。GSEA 分析表明，低 ICDS 指数组在多种细胞死亡途径，尤其是铜死亡，以及内质网应激和氧化应激中显著富集（图 3J-K）。这些结果验证了 ICDS 亚组在免疫细胞浸润、程序性细胞死亡和细胞应激方面存在显著差异。
图 4 单细胞分析揭示 ICDS 模型的关键差异细胞亚群和调节基因：
对单细胞数据集进行分析，鉴定出六种主要细胞类型，髓系细胞高度富集 ICDS 亚组差异基因（图 4A-D）。对髓系细胞进一步聚类分析，发现巨噬细胞中差异基因得分最高（图 4E-F）。巨噬细胞分为 M1 样和 M2 样两种类型，二者在差异基因富集分数上存在显著差异（图 4G-I）。模型基因 ATP6V1B2 和 GAL3ST4 主要在髓系细胞中表达，GAL3ST4 在巨噬细胞中特异性表达且在 M2 样巨噬细胞中高表达（图 4J-L）。qRT-PCR 和 Western blot 实验验证了 GAL3ST4 在 M2 样巨噬细胞中的高表达（图 4N-O），免疫荧光染色显示 GAL3ST4 与高表达 CD163 的巨噬细胞（M2 样）共定位（图 4P）。结果表明，巨噬细胞功能状态的差异是 ICDS 亚组预后差异的主要因素，GAL3ST4 在 M2 样巨噬细胞中特异性高表达。
图 5GAL3ST4 对巨噬细胞 M2 样表型和功能特性的影响：
monocle 分析确定了从 M2 样到 M1 样巨噬细胞转化的伪时间轨迹，GAL3ST4 的表达随转化逐渐降低（图 5A-C）。建立 GAL3ST4 敲低的 THP-1 细胞系，免疫荧光染色显示敲低 GAL3ST4 后 M2 样巨噬细胞中 CD163 表达降低（图 5D-E）。monocle BEM 热图分析和 qRT-PCR 结果表明，敲低 GAL3ST4 后，促肿瘤免疫因子下调（图 5F-G）。CCK8 实验和 Transwell 实验显示，敲低 GAL3ST4 后 M2 样巨噬细胞促进肿瘤的能力显著降低（图 5H-J）。这些结果表明 GAL3ST4 对维持巨噬细胞的 M2 样表型和促肿瘤功能至关重要。
图 6 铜死亡与巨噬细胞和 GAL3ST4 的关系：
ICDS 指数亚组间铜死亡富集差异最显著，高 ICDS 指数亚组差异基因富集分数与铜死亡富集分数呈显著负相关，低 ICDS 指数亚组呈显著正相关（图 6A-C）。细胞间通讯分析表明，高铜死亡恶性上皮细胞与巨噬细胞相互作用强，且与 M2 样巨噬细胞相互作用权重更大（图 6D-E）。将铜死亡的 CRC 细胞片段与 M2 样巨噬细胞共培养，发现铜死亡的 CRC 细胞抑制了 M2 样巨噬细胞的促肿瘤侵袭和活性，降低了 CD163 和促肿瘤因子的表达，同时 GAL3ST4 表达也显著降低（图 6F-K）。结果表明，结直肠癌细胞的铜死亡可影响巨噬细胞中 GAL3ST4 的表达，进而影响 M2 样巨噬细胞的表型和促肿瘤功能，最终影响患者预后
*4. 研究总结
研究总结：本研究构建了 ICDS 预后模型，该模型能准确预测结直肠癌患者的生存结果，揭示了不同预后组之间的免疫反应差异。研究发现肿瘤细胞的铜死亡可通过下调巨噬细胞中 GAL3ST4 的表达，抑制 M2 样巨噬细胞极化。这一研究为结直肠癌提供了可靠的预后模型，揭示了肿瘤细胞铜死亡与巨噬细胞之间的相互作用，为结直肠癌的治疗和预后评估提供了潜在的靶点和生物标志物。但该模型在其他癌症中的适用性以及相关机制还需进一步研究和体内验证 。
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