单细胞解析揭示多发性骨髓瘤耐药新机制：PTPRG驱动的恶性浆细胞干性与治疗失败特征

　　本研究通过单细胞转录组测序（scRNA-seq）揭示了多发性骨髓瘤（MM）中恶性浆细胞的高度异质性及其与微环境互作机制。研究发现了一个与治疗抵抗相关的干细胞样浆细胞亚群（MalPlasma3），并鉴定出蛋白酪氨酸磷酸酶受体γ（PTPRG）作为新的预后标志物和潜在治疗靶点。该研究为MM的精准治疗和克服耐药提供了重要理论依据。

　　

引言

多发性骨髓瘤（Multiple Myeloma, MM）是一种恶性浆细胞肿瘤，以骨髓中异常浆细胞克隆性增殖为特征，常伴随溶骨性病变、肾功能不全、贫血和高钙血症。尽管蛋白酶体制制剂、免疫调节药物和单克隆抗体等治疗手段取得显著进展，MM仍然难以治愈，多数患者经历多次复发并产生治疗耐药。这种异质性不仅体现在恶性浆细胞的基因组和转录组水平，还表现在肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）的细胞组成和功能状态上。

近年来，单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术为解析MM的细胞复杂性提供了强大工具。该技术能够在单细胞水平揭示罕见恶性亚群、分化状态和细胞间相互作用网络，为理解治疗失败的机制提供新视角。蛋白酪氨酸磷酸酶（Protein Tyrosine Phosphatases, PTPs）在血液肿瘤耐药中扮演重要角色，其中PTPRG在慢性髓系白血病（CML）中被证实具有肿瘤抑制功能，但其在MM中的作用尚未明确。

材料与方法

研究团队从GEO数据库获取了18例MM患者的单细胞转录组数据（GSE189460），包括10例对硼替佐米-美法仑-泼尼松方案反应良好（Optimal Responders, OR）和8例反应不佳（Suboptimal Responders, SOR）的样本。经过严格质控，共保留103,171个细胞用于后续分析。使用Seurat软件进行标准化、降维和聚类分析，并通过inferCNV区分恶性浆细胞。利用Scissor算法将单细胞数据与批量转录组生存数据关联，识别预后相关细胞亚群。此外，还进行了转录因子调控网络分析（SCENIC）、伪时间轨迹分析（Monocle）、细胞间通讯分析（CellChat）以及功能富集分析。研究还整合了GSE9782、GSE2658和MMRF-CoMMpass等批量数据集进行生存分析，并通过体外实验在U266和NCI-H929细胞系中验证PTPRG的功能。

结果

细胞类型鉴定与比例变化

研究共鉴定出11种主要细胞类型，包括浆细胞、T/NK细胞、CD14⁺单核细胞、B细胞、CD16⁺单核细胞、增殖细胞、造血干细胞和祖细胞（HSPCs）、巨核细胞、髓系树突状细胞（mDCs）、浆细胞样树突状细胞（pDCs）和前B细胞。其中浆细胞、T/NK细胞和CD14⁺单核细胞占比最高。比较OR和SOR组发现，SOR组浆细胞比例显著升高，而T/NK细胞、CD14⁺单核细胞、前B细胞和HSPCs比例显著降低。通过CNV分析，从35,944个恶性浆细胞中识别出五个亚群，其中MalPlasma3亚群在SOR组中显著富集，且93.1%的"不良生存"细胞来源于此亚群。

恶性浆细胞亚群的功能特征

差异表达和富集分析显示，MalPlasma3和"不良生存"细胞中干细胞特性（Stemness）、E2F/MYC靶点和G2M检查点通路显著激活。转录因子分析发现E2F8、E2F7、FOXM1、E2F1和TIMELESS等调控因子在该亚群中高度活跃。AUCell评分进一步证实"不良生存"细胞的干性特征评分显著高于其他亚群。

伪时间轨迹分析

伪时间分析显示恶性浆细胞呈现分支分化轨迹，SOR组和"不良生存"细胞主要分布在轨迹末端。分支表达分析（BEAM）识别出50个分支依赖基因，这些基因主要富集于细胞周期、增殖和分化相关通路，表明恶性浆细胞向耐药表型分化过程中伴随增殖和侵袭能力增强。

T/NK细胞亚群特征

T/NK细胞被分为NK细胞、效应T细胞、辅助T细胞、初始T细胞、记忆T细胞、调节T细胞和干扰素T细胞等7个亚群。OR组中初始T细胞和辅助T细胞比例显著升高，而记忆T细胞比例降低。细胞毒性特征评分显示，OR组中NK细胞、效应T细胞和初始T细胞的细胞毒性显著增强，提示其抗肿瘤免疫应答更为活跃。

细胞间通讯分析

细胞互作网络分析发现，OR组中MalPlasma3与HSPCs之间的通讯主要通过IGF1-IGF1R信号通路介导。此外，OR组中记忆T细胞、NK细胞和效应T细胞通过IFNG-(IFNGR1+IFNGR2)信号调控MalPlasma3，前B细胞则通过CCL28-CCR10参与调控。

PTPRG的预后与功能验证

通过整合分析，研究筛选出7个与肿瘤干性相关的基因，其中PTPRG在MalPlasma3和"不良生存"细胞中特异性高表达。生存分析显示，PTPRG高表达与患者不良预后显著相关。体外实验证实，敲低PTPRG可显著抑制MM细胞系增殖并促进凋亡，Western blot检测到caspase-3和cleaved caspase-3蛋白水平变化，进一步验证了其促生存功能。

讨论

本研究通过单细胞多组学分析揭示了MM中一个具有增殖和干细胞特性的恶性浆细胞亚群（MalPlasma3），并首次将PTPRG与MM的耐药和不良预后联系起来。与PTPRG在其它肿瘤中的抑癌作用不同，本研究发现在MM中PTPRG高表达与干性和耐药表型相关，其机制可能涉及对IGF1-IGF1R/PI3K–ERK和IFN-γ–JAK–STAT1/PD-L1通路的调控。此外，研究还揭示了TME中免疫细胞组成和细胞间通讯网络的差异与治疗反应密切相关。

尽管研究存在样本量有限和部分机制尚未完全阐明等局限性，但这些发现为MM的精准分型和靶向治疗提供了重要依据。未来研究可进一步探索PTPRG调控的具体信号网络，并开发针对该靶点的治疗策略。