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为解决局限性前列腺癌（PCa）治疗反应异质性及缺乏有效治疗靶点的问题，研究人员开展 PCa 多组学研究。他们整合基因组、转录组等数据，将 PCa 分为三个亚型，发现 NANS 蛋白可作预后生物标志物及治疗靶点，为精准治疗提供依据。
前列腺癌是男性常见的恶性肿瘤之一，在全球范围内，它是男性第二大常见癌症，也是男性癌症死亡的第五大原因。虽然约 75% 新诊断的患者处于局限性阶段，可通过根治性手术或放疗治愈，但部分患者在局部治疗后仍会出现生化复发（BCR），这反映出前列腺癌存在显著的内在异质性。目前，基于临床病理参数的风险分层虽能在一定程度上预测预后，但仍有不足。同时，现有的分子生物标志物在风险分层方面也并非完美，且针对侵袭性前列腺癌的分子特征及治疗靶点的研究还不够深入。例如，雄激素剥夺疗法（ADT）作为侵袭性前列腺癌的一线全身治疗方法，多数患者在治疗后会不可避免地产生去势抵抗。因此，深入探究前列腺癌的分子机制，寻找新的治疗靶点，对提高前列腺癌的治疗效果至关重要。
中山大学附属第一医院等机构的研究人员为了解决上述问题，开展了一项针对局限性前列腺癌的研究。他们对 145 例中国患者的局限性前列腺癌进行了基因组、转录组、蛋白质组和磷酸蛋白质组分析。研究发现，基于蛋白质组的分层可将局限性前列腺癌分为三个具有不同分子特征的亚型：免疫亚组、花生四烯酸代谢亚组和唾液酸代谢亚组，其中唾液酸代谢亚组的生化复发率最高。此外，研究还提名 NANS 蛋白（唾液酸合成的关键酶）为侵袭性前列腺癌的潜在预后生物标志物，并在两个独立队列中进行了验证。最后，通过细胞源性原位移植小鼠模型、单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）和免疫荧光分析等实验，揭示了靶向 NANS 可通过限制唾液酸聚糖 - 唾液酸识别免疫球蛋白超家族凝集素（Siglec）轴来逆转免疫抑制微环境，从而抑制前列腺癌的肿瘤生长 。该研究成果发表在《Nature Communications》上，为局限性前列腺癌的精准治疗提供了新的思路和潜在靶点。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：
- 多组学分析：对前列腺组织进行 DNA 提取、全外显子测序（WES）、RNA 提取及测序、蛋白质提取及消化、磷酸肽富集等操作，获取基因组、转录组、蛋白质组和磷酸蛋白质组数据。
- 细胞模型构建：构建 CRISPR-Cas9 介导的 NANS 基因敲除细胞模型，用于探究 NANS 蛋白的功能。
- 动物模型构建：建立小鼠原位移植前列腺癌模型，包括 Myc-CaP 细胞原位移植小鼠模型和 PtenPC - 1 -:Trp53PC - / -双敲除小鼠模型，在体内研究 NANS 蛋白对肿瘤生长和免疫微环境的影响。
- 数据分析方法：运用非负矩阵分解（NMF）等算法进行无监督聚类分析，对数据进行处理和分析；采用基因集富集分析（GSEA）等方法探究不同亚组的分子特征和相关通路。
下面详细介绍研究结果：
- 前列腺癌的蛋白质组亚组和分子特征：研究人员对 145 例中国前列腺癌患者的配对肿瘤和非肿瘤前列腺组织进行多组学分析，通过基于 NMF 方法的无监督聚类分析，在蛋白质组水平将患者分为三个不同亚组。同时，在转录组水平也进行了分组，发现转录组和蛋白质组亚型之间有轻度重叠。基因集富集分析表明，两个亚组表现为代谢通路富集，另一个亚组表现为免疫相关通路富集。其中，代谢亚组 2 的预后最差，且与 AR 激活高度相关。
- 三个前列腺癌蛋白质组亚组的多组学特征：代谢相关的亚组 1 和 2 的肿瘤突变负担（TMB）和体细胞拷贝数变异（SCNA）负担显著高于亚组 3。基因变异分析显示，FOXA1 在代谢亚组 2 中的突变率显著更高，且该亚组还存在更多肿瘤抑制基因缺失和 AR 激活相关的扩增和缺失。此外，不同亚组在激酶底物富集分析中也呈现出不同的特征，免疫亚组 3 具有更 “热” 的免疫特征，代谢亚组 1 则显著富集脂质代谢通路。
- 预后最差的亚组 2 的分子特征：GSEA 分析表明，亚组 2 显著富集多个糖和糖原代谢相关通路，尤其是氨基糖和核苷酸糖代谢通路。关键酶表达分析和代谢组学分析显示，该亚组中唾液酸合成相关酶表达上调，唾液酸代谢途径的终产物 N - 乙酰神经氨酸也显著上调。构建 39 - 蛋白质亚型面板在验证队列 1 中成功验证了亚组 2 的高唾液酸合成代谢和最差预后特征。同时，研究发现 NANS 蛋白在亚组 2 肿瘤组织中高表达，且与患者预后不良显著相关。
- NANS 诱导亚组 2 中唾液酸化驱动的免疫抑制：免疫组化染色显示，亚组 2 肿瘤中的唾液酸化水平显著高于其他两个亚组。通过对 8 种前列腺癌细胞系的研究发现，NANS 敲除可减少唾液酸合成和肿瘤细胞的唾液酸化水平。EcoTyper 分析和多重免疫荧光染色表明，亚组 2 的肿瘤具有免疫抑制微环境，巨噬细胞浸润增加，CD8+ T 细胞浸润减少。
- NANS 缺失逆转前列腺癌免疫抑制微环境并抑制肿瘤生长：构建 Myc-CaP 细胞的同基因前列腺癌原位移植小鼠模型，单细胞 RNA 测序分析发现，Nans 缺失可显著减少 Luminal C1 上皮细胞和巨噬细胞的比例，尤其是 Lyve1+巨噬细胞。功能富集分析表明，Lyve1+巨噬细胞主要表现为 M2 样表型和免疫抑制状态。免疫荧光结果证实，Nans 缺失可降低肿瘤的唾液酸化水平，减少 M2 巨噬细胞浸润，增加 CD8+ T 细胞浸润，抑制肿瘤生长。在 PtenPC - 1 -:Trp53PC - / -小鼠模型中也得到了类似的结果。
研究结论和讨论部分指出，该研究通过多组学平台对中国前列腺癌进行了全面分析，确定了三个不同的蛋白质组亚型，其中侵袭性前列腺癌亚组的特征为高唾液酸代谢和最差的临床结果。这一发现突出了靶向 NANS - 唾液酸信号通路以调节抗肿瘤免疫的策略，为侵袭性前列腺癌的精准治疗提供了理论依据和潜在的治疗靶点。然而，研究也存在一些局限性，例如唾液酸合成途径中的其他酶和代谢产物在前列腺癌侵袭和免疫反应中的作用还需进一步研究，AR 信号通路与唾液酸合成之间的调控关系也有待阐明。尽管如此，该研究成果仍为前列腺癌的研究和治疗开辟了新的方向，有望在未来的临床实践中改善前列腺癌患者的治疗效果和预后。
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