单细胞转录组解析甲状腺乳头状癌代谢与细胞异质性：铁死亡及代谢重编程的潜在治疗价值

本研究针对甲状腺乳头状癌(PTC)的细胞异质性和治疗抵抗问题，通过单细胞RNA测序技术揭示了8种主要细胞类型和15个恶性亚群的转录特征。研究发现C1/C2/C8亚群铁死亡(ferroptosis)活性最高，C13亚群铁死亡与磷酸戊糖途径(PPP)正相关，而C14亚群铁死亡与糖酵解呈负相关。淋巴结阳性(LN+)肿瘤表现出独特的TNF/PTN通路富集和CD74-CXCR4介导的细胞通讯网络，为开发靶向铁死亡和代谢干预的联合疗法提供了新依据。

　　

甲状腺癌作为内分泌系统最高发的恶性肿瘤，其发病率近几十年呈全球性上升趋势。其中甲状腺乳头状癌(PTC)占新发病例的90%，虽然手术和放射性碘治疗对多数患者有效，但部分病例会出现治疗抵抗和转移，成为临床预后的主要威胁。这种治疗困境的背后，是肿瘤微环境中复杂的细胞异质性和代谢重编程机制尚未被完全解析。单细胞测序技术的出现为破解这一难题提供了新工具，它能在单个细胞层面揭示传统组织测序难以捕捉的肿瘤异质性特征。

复旦大学附属眼耳鼻喉科医院放疗科的研究团队在《Heliyon》发表的重要研究中，通过对15例PTC样本（含5例淋巴结阳性/LN+、4例淋巴结阴性/LN-和6例淋巴结组织）进行10x单细胞转录组测序，分析了114,131个细胞的基因表达特征。研究整合了GSE184362、GSE158291和PRJNA766250数据集，采用Seurat和rliger软件进行质控、批次校正和聚类分析，通过KNN分类区分恶性/非恶性细胞，并运用CellChat解析细胞互作网络。关键实验技术包括单细胞转录组测序、主成分分析(PCA)、UMAP降维、基因集富集分析(GSEA)以及铁死亡相关基因标记评分等。

研究结果部分首先在"单细胞RNA测序揭示PTC样本中的免疫细胞亚型"中发现，T细胞(C0)在转移样本中富集，而CD8⁺T细胞(C2)在LN-样本中更活跃。"恶性与非恶性甲状腺细胞的差异基因表达"显示138个基因在单细胞数据和TCGA数据中共同差异表达，其中恶性组织富集"癌症中的蛋白聚糖"通路，而非恶性组织富集"甲状腺激素合成"功能。"恶性亚群在PTC中的分布和细胞身份"鉴定出15个恶性亚群，C2/C9/C1/C7/C8主要富集于转移灶，展现出明显的空间异质性。

"恶性甲状腺细胞中铁死亡水平和标记基因表达"部分有突破性发现：C1/C2/C8亚群铁死亡活性最高，LN+组铁死亡水平显著高于LN-组，且FTH1/FTL基因在C13亚群特异性高表达。"恶性甲状腺细胞亚型的代谢异质性"揭示了代谢通路与铁死亡的独特关联：C14亚群铁死亡与糖酵解呈负相关，而C13亚群铁死亡与PPP正相关，LN+肿瘤表现出更高的糖酵解和脂肪酸代谢活性。最后的"恶性甲状腺肿瘤亚型间细胞通讯通路比较"发现，转移性肿瘤显著富集TNF通路，LN+肿瘤中PTN通路活跃，而肿瘤-免疫细胞互作主要由MK/MIF通路介导，CD74-CXCR4受体对在免疫监视中起关键作用。

讨论部分强调该研究首次在单细胞层面系统描绘了PTC的铁死亡异质性图谱。与既往肝癌中GPX4调控铁死亡、乳腺癌中TXNIP影响铁死亡的发现相比，本研究创新性地揭示了PTC特异的铁死亡-代谢轴：特别是PPP途径通过生成NADPH维持氧化还原平衡，与铁死亡敏感性呈正相关，这为理解不同癌症中铁死亡调控的器官特异性提供了新视角。GPX4和ACSL4作为关键调控因子，其在不同亚群中的差异表达模式提示了精准治疗的可能性。

该研究的临床意义主要体现在三方面：首先，针对铁死亡高敏感亚群(C1/C2/C8)可开发GPX4抑制剂联合免疫治疗的策略；其次，针对LN+肿瘤特有的PTN通路和糖酵解活性，可探索靶向代谢干预；最后，CD74-CXCR4互作网络的发现为改善免疫治疗响应提供了新靶点。研究人员也指出当前单细胞测序对中性粒细胞等低转录活性细胞捕获不足的局限，建议未来结合空间转录组和多组学分析来完善肿瘤微环境解析。这些发现不仅为PTC的精准治疗开辟了新途径，也为理解肿瘤代谢-铁死亡交互作用提供了重要理论框架。