Выявление внутритуморной гетерогенности рака мочевого пузыря с высоким разрешением с помощью классификации транскриптома опухоли по сигнальным путям

Введение: Гетерогенность рака мочевого пузыря (РМП) обусловлена особенностями его транскриптома и микроокружения опухоли. Стромальные транскрипционные компоненты микроокружения существенно влияют на транскрипционную классификацию РМП; при этом доминирующие транскрипционные сигналы стромального происхождения, связанные с клеточной линией, могут маскировать собственные биологические особенности опухолевых клеток. Цель исследования — оценить вклад профилей экспрессии генов, присущих самим опухолевым клеткам, в классификацию и прогноз у пациентов с РМП, а также изучить механизмы этого влияния.

Материалы и методы: Для выявления опухолевых клеток и изучения различных внутритуморных гетерогенных клеточных подгрупп РМП использовали данные одноклеточного транскриптомного анализа из набора GSE135337 и классификацию транскриптома опухоли по сигнальным путям. Кроме того, на основе характерных генов этих подгрупп определили собственные подтипы РМП в наборе данных TCGA BLCA. Затем с помощью различных алгоритмов машинного обучения выявили новые потенциальные мишени при РМП и экспериментально подтвердили их способность способствовать развитию опухоли.

Результаты: Выявлены четыре собственных подтипа РМП с различными молекулярными, функциональными и фенотипическими характеристиками. Подтипы MA и DP характеризовались злокачественными фенотипами и неблагоприятным клиническим прогнозом, ограниченным вовлечением путей клеточной гибели, выраженной пролиферацией клеток и сниженной иммунной активацией. При этом для подтипа MA прогнозировался наиболее благоприятный ответ на иммунотерапию, возможно, благодаря особенностям его иммунного микроокружения. Подтип DSM отличался обилием иммунных клеток, высоким уровнем костимулирующих и коингибирующих молекул, а также молекул главного комплекса гистосовместимости; он сочетался с наилучшим прогнозом и потенциальной чувствительностью к иммунотерапии. Подтип HM характеризовался высокой активностью аутофагии и некроза, а также «горячим» иммунным микроокружением опухоли. Собственные подтипы РМП позволили классифицировать опухоли в независимых наборах данных; они мало пересекались с существующими транскрипционными классификациями и обладали ранее не описанной прогностической и предиктивной ценностью. Для подтипа DP, связанного с наихудшим прогнозом, провели дополнительный анализ и выявили три потенциальные мишени — DAD1, CYP1B1 и REXO2, экспрессия которых была тесно связана с метаболическими нарушениями, а также со стадией и степенью злокачественности РМП.

Выводы: В исследовании предложена перспективная платформа для изучения внутренней гетерогенности опухоли, способная дать новое представление о сложных молекулярных механизмах РМП. Терапия, направленная на BEXO2, может улучшить прогноз у пациентов с РМП за счёт коррекции метаболических нарушений, связанных с митохондриями.