基于PI3K/AKT/mTOR通路分析的乳腺癌侵袭评分系统开发：预测肿瘤侵袭性及预后的新策略

编辑推荐：为解决乳腺癌(BC)侵袭性评估和预后预测难题，研究人员通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析导管癌三阶段样本，构建乳腺癌侵袭评分(BCIS)模型，鉴定出PGK1/PCMT1等9个关键基因，证实其通过抑制PI3K/AKT/mTOR通路抑制肿瘤增殖，为个体化治疗提供新靶点，成果发表于《Cell Death Discovery》。

　　

乳腺癌作为女性癌症死亡的首要原因，其侵袭性演变机制一直是肿瘤研究的核心难题。传统生物标志物在早期诊断和恶化预测方面效果有限，尤其导管原位癌(DCIS)向浸润性导管癌(IDC)的转化过程缺乏有效预测工具。更棘手的是，现有治疗方案常因肿瘤异质性导致疗效差异，而PI3K/AKT/mTOR信号通路的异常激活虽被证实与乳腺癌进展相关，但具体调控机制仍不明朗。这种认知缺口使得临床医生难以精准评估肿瘤侵袭风险，也无法针对高风险患者制定预防性干预策略。

江苏省肿瘤医院等机构的研究团队在《Cell Death Discovery》发表突破性研究，通过整合单细胞多组学分析与机器学习算法，开发出可量化肿瘤侵袭潜能的预测系统。研究首次构建基于9基因特征的乳腺癌侵袭评分(BCIS)模型，证实其与患者五年/十年生存率显著相关，并通过实验验证PGK1/PCMT1基因通过调控PI3K/AKT/mTOR通路影响肿瘤恶性表型，为乳腺癌精准诊疗提供全新工具。

研究采用三大关键技术方法：1) 基于GSE195861数据集的单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析，包含20个样本（7例DCIS、6例IDC、6例淋巴结转移IDC_LM及1例正常组织）；2) 通过LASSO Cox回归构建BCIS预后模型，并在TCGA-BRCA、GSE20685和METABRIC队列验证；3) 采用shRNA基因敲除和Western blot等技术在MCF7/MDA-MB-231细胞系验证靶基因功能。

细胞图谱揭示导管癌演变规律
通过分析30,571个单细胞转录组，鉴定出23个细胞簇归为9类主要细胞亚群。研究发现随着DCIS向IDC_LM进展，上皮细胞中Basal亚群比例显著下降，而LumC2/LumC5亚群增加，这些亚群特异性表达PAK1、BMPR1B等促侵袭基因。免疫微环境分析显示M2巨噬细胞在DCIS/IDC阶段主导，而B细胞在IDC_LM阶段活跃，揭示肿瘤不同阶段的免疫逃逸策略差异。

侵袭性相关基因标志物筛选
基于拷贝数变异(CNV)评分将上皮细胞分为侵袭/非侵袭组，发现侵袭组高表达MRPL43、EMC6等促转移基因。通过LASSO算法从差异基因中筛选出9个关键基因（MCTS1、PGK1、PCMT1等），构建的BCIS风险评分公式为：0.164×MCTS1 + 0.164×PGK1 + ... + 0.005×SPINK8。在TCGA队列中，高BCIS组五年生存率显著降低（HR=1.67, p<0.001），该预测效能在外部队列GSE20685中同样验证（HR=1.83, p=0.006）。

分子机制与治疗响应预测
GSEA分析显示高BCIS组富集于蛋白分泌和PI3K/AKT/mTOR通路（NES=2.64）。免疫特征分析发现高BCIS组具有更高的髓系抑制细胞(MDSC)评分（p=1.7e-11）和TIDE免疫治疗抵抗评分。药物敏感性预测显示低BCIS组对他莫昔芬（p=2.4e-09）和替西罗莫司（p=1.1e-08）更敏感，而高BCIS组对EGFR/BRAF抑制剂响应更佳。

PGK1/PCMT1的功能验证
实验证实敲低PGK1或PCMT1可抑制乳腺癌细胞增殖（p<0.0001），并降低mTORC1、P70S6K、S6和AKT的磷酸化水平。Western blot显示sh-PGK1-1组p-AKT表达下降最显著，而PCMT1敲低对p-S6影响较弱，提示二者在PI3K/AKT/mTOR通路中可能存在差异调控。

该研究通过多组学整合首次建立可量化乳腺癌侵袭潜能的BCIS评分系统，其创新性体现在三方面：1) 从单细胞层面解析DCIS-IDC转化过程的分子特征；2) 发现PGK1/PCMT1通过PI3K/AKT/mTOR通路调控肿瘤侵袭性的新机制；3) 提供可预测免疫治疗响应的生物标志物组合。局限性在于样本异质性可能影响模型泛化能力，且体内实验数据有待补充。这些发现为乳腺癌精准分型、预后评估及靶向治疗策略制定提供了重要理论依据，特别是针对高风险DCIS患者的过度治疗问题提出潜在解决方案。未来研究可扩大临床队列验证BCIS的预测效能，并开发针对PGK1/PCMT1的小分子抑制剂。