基于单细胞测序与尿液多组学：PRDX5 调控膀胱癌进展的新发现

《BMC Cancer》：Single-cell sequencing combined with urinary multi-omics analysis reveals that the non-invasive biomarker PRDX5 regulates bladder cancer progression through ferroptosis signaling

为解决膀胱癌治疗靶点问题，兰州大学第二医院研究人员开展 PRDX5 对膀胱癌进展影响研究，发现 PRDX5 促癌，为治疗提供新方向。

　　《探秘膀胱癌治疗新靶点：PRDX5 的关键作用》

在泌尿系统的众多恶性肿瘤中，膀胱癌（Bladder Cancer，BC）可谓是一个 “狠角色”。全球每年约有 54 万新发病例，近 19 万人因此丧生 。临床上，膀胱癌分为肌肉浸润性膀胱癌（Muscle-invasive Bladder Cancer，MIBC）和非肌肉浸润性膀胱癌（Non-muscle-invasive Bladder Cancer，NMIBC）。MIBC 患者即便接受了根治性膀胱切除术和全身化疗，仍面临着高远处转移风险，5 年生存率仅约 32%。当前一线化疗方案对晚期 BC 患者的客观缓解率仅 40 - 60%，总生存期也只增加 5%。因此，寻找新的治疗靶点，开发精准治疗策略迫在眉睫。

在细胞的微观世界里，氧化还原过程时刻都在发生。其中，活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）作为代谢活动的副产物，在细胞生理中扮演着重要角色。而铁死亡（Ferroptosis），一种受铁诱导的脂质过氧化引发的程序性细胞死亡方式，与 ROS 密切相关。细胞发生铁死亡时，磷脂氢过氧化物（lipid ROS 或 lipid LOOH）会异常积累。过氧化物酶体增殖物激活受体 5（Peroxidase 5，PRDX5）是一类能够调节过氧化物的蛋白，鉴于其独特的亚细胞定位和调节 ROS 的功能，研究人员推测它可能通过调节 ROS 水平来调控铁死亡，进而影响膀胱癌的进展。于是，兰州大学第二医院的研究人员开展了深入研究，相关成果发表在《BMC Cancer》杂志上。

研究人员采用了多种关键技术方法。在样本获取上，收集了 5 例 BC 患者和 5 例健康对照的尿液样本，以及来自癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas，TCGA）数据库中 414 例 BC 患者和 19 例相邻正常组织样本。技术层面，运用单细胞 RNA 测序（single-cell RNA sequencing，scRNA-seq）分析肿瘤微环境中不同细胞类型的 PRDX5 分布；通过 CRISPR/Cas9 基因编辑技术构建 PRDX5 敲除细胞系；利用定量逆转录 PCR（Quantitative reverse transcription PCR，qRT-PCR）和蛋白质免疫印迹（Western blotting）检测基因和蛋白表达水平；还构建了裸鼠皮下异种移植模型来进行体内实验。

下面来看看具体的研究结果：

1. 综合多组学筛选关键基因：研究人员结合 TCGA 数据库的转录组信息和尿液蛋白质组学数据，筛选出差异表达基因。经 lasso 回归分析，发现 PRDX5 在多种癌症中高表达，且其表达水平与预后预测准确性相关，是 7 个纳入预后模型的分子中最显著的一个12。
2. PRDX5 的表达特征及临床意义：分析尿液样本和 TCGA-BLCA 数据集发现，BC 患者尿液和组织中 PRDX5 显著上调，在不同病理分级和亚型中，PRDX5 表达也呈现差异，尤其是在乳头状 BC 中表达最高。虽然高 PRDX5 表达与患者总生存期无显著差异，但有预后较差的趋势，提示其可能是 BC 早期无创诊断的生物标志物34。
3. 单细胞测序揭示 PRDX5 的作用：scRNA-seq 分析显示，PRDX5 在膀胱尿路上皮细胞中显著富集，且随着肿瘤 T 分期进展，其表达增加。此外，PRDX5 与上皮恶性肿瘤相关基因（GATA3、KRT7、S100P、TP63 和 UPK2）呈正相关，表明其在 BC 发生发展中起重要作用56。
4. PRDX5 对膀胱癌细胞生物学行为的影响：体外实验表明，过表达 PRDX5 可促进 BC 细胞（UMUC-3、J82、T24）增殖、迁移和侵袭，敲除 PRDX5 则抑制这些过程。如 CCK-8 实验显示过表达 PRDX5 的细胞增殖速率加快，敲除后则减慢；细胞划痕和 Transwell 实验也分别证实了对细胞迁移和侵袭能力的影响78。
5. PRDX5 调节细胞死亡的机制：PRDX5 过表达减少细胞死亡，敲除则增加细胞死亡。进一步研究发现，PRDX5 调节细胞死亡并非通过经典凋亡途径，而是通过调节 ROS 水平。过表达 PRDX5 降低 ROS 水平，敲除则升高 ROS 水平910。
6. PRDX5 对铁死亡的影响及体内验证：转录组测序分析表明，PRDX5 敲除影响脂质代谢和线粒体功能相关通路，进而影响铁死亡。体内裸鼠实验显示，敲除 PRDX5 抑制肿瘤生长，激活铁死亡信号通路，表现为肿瘤体积和重量减小，相关铁死亡标记蛋白水平改变1112。

研究结论与讨论部分指出，PRDX5 在 BC 组织中显著上调，通过调节 ROS 水平和铁死亡促进肿瘤进展。这一发现加深了对 BC 发病机制的理解，为开发以 PRDX5 为靶点的新型治疗策略提供了理论基础。尽管目前尚未明确 PRDX5 与 NRF2 在 BC 中的相互作用，但未来研究可聚焦于此，为 BC 的靶向治疗提供更多理论支持。该研究为膀胱癌治疗领域开辟了新的方向，有望推动膀胱癌治疗取得新的突破。