微卫星稳定（MSS）结直肠癌（CRC）是一种分子复杂且临床具有挑战性的疾病亚型，缺乏有效的靶向治疗。研究人员利用来自约2,000份肿瘤样本（包括既往未分析的316例MSS CRC）的多组学数据，这些数据代表约4,500份分子谱和195,246个单细胞/单核，揭示了复杂的生物学特征和治疗脆弱性。应用多组学-表型组学整合框架（包括机器学习工具iPhenMap），揭示了复杂的分子程序，包括复制应激、右侧生物学、谷氨酰胺分解驱动的代谢重编程，以及调控表观遗传重塑和神经周围侵犯的MYC-E2F转录网络。聚焦RAS突变型MSS CRC，在先进的患者来源肿瘤类器官及匹配的异种移植模型中进行功能验证，证实黏着斑激酶（FAK）、磷酸肌醇依赖性激酶（PDK）1/2和蛋白酶体抑制与丝裂原活化蛋白激酶（MEK）阻断联合时是有潜力的治疗策略。这项工作强调了整合多组学分析和功能建模在优化MSS CRC患者群体潜在治疗方法中的价值。
微卫星稳定（MSS）结直肠癌（CRC）是分子复杂、临床难治的亚型，缺乏有效靶向治疗。多数（>85%）CRC肿瘤表现为错配修复功能完整（pMMR），导致微卫星稳定；MSS CRC患者疾病特异死亡率和预后更差。40%—50%病例携带逆转录病毒相关序列（RAS）基因超家族突变，RAS突变型（RAS-mt）患者结局较RAS野生型（RAS-wt）更差。MSI CRC已可用免疫治疗，但MSS转移性CRC（mCRC）中化疗联合新型靶向药和/或免疫治疗的临床试验仅较标准治疗有限改善。目前错配修复（MMR）、RAS和BRAF突变状态主导临床决策，MSS CRC生存数十年未显著改善，亟需解析疾病复杂性。既往大规模多组学研究广泛刻画CRC，但尚无研究在MSS CRC中全局整合bulk基因组、表观基因组、蛋白质组、代谢组与单核/单细胞RNA测序（sn/scRNA-seq）及临床参数。为此，COLOSSUS网络开展多中心研究，论文发表在《Cancer Cell》。研究人员对316例MSS RAS-mt CRC样本（1,070份分子谱、119,489个单核）进行多组学分析，并利用9个独立队列的1,650份肿瘤样本（约3,450份bulk分子谱、75,757个单细胞/单核）扩展验证，建立多组学-表型整合框架，识别复杂分子程序和治疗脆弱性，并以RAS-mt MSS CRC为重点在患者来源模型中验证。研究结论支持黏着斑激酶（FAK）、磷酸肌醇依赖性激酶（PDK）1/2和蛋白酶体抑制联合丝裂原活化蛋白激酶（MEK）阻断作为潜在策略，强调整合多组学与功能建模优化MSS CRC治疗。
关键技术方法：COLOSSUS St2/3和mCRC队列提供316例MSS RAS-mt CRC样本，样本来自多个欧洲生物样本库/医院；开展RNA-seq、低覆盖全基因组测序（LC-WGS）、全外显子测序（WES）、代谢组、总/磷酸化蛋白质组（液相色谱-串联质谱[LC-MS/MS]和反相蛋白阵列[RPPA]）及snRNA-seq；纳入9个公开RAS-mt/-wt队列（含TCGA等）以及患者来源肿瘤类器官和异种移植（PDX）模型（PDX来自INOC等）进行扩展与验证；采用GISTIC2.0、ELMER、DepMap CRISPR、MuSiC、iPhenMap、多组学因子分析（MOFA）及重采样线性回归等整合分析，并在肿瘤类器官和PDX中进行药物组合验证。
研究结果：
患者队列与多组学分析：通过对COLOSSUS 316例MSS RAS-mt样本进行多组学分析和9个公开队列扩展，建立MSS CRC多组学资源。
MSS RAS-mt与RAS-wt CRC共享基因组架构：通过WES和拷贝数变异（CNA）比较，发现两组驱动基因谱、突变类别和主要通路大体保守；CNA以高水平扩增和低水平增益为主，缺失多为低水平。
MSS CRC基因组分析揭示可靶向脆弱通路：通过重采样回归、CNA-表达关联、DepMap CRISPR和snRNA-seq，发现PIK3CA和TP53突变与基因组改变分数（FGA）升高相关，8q/PTK2（FAK）扩增反复出现，表皮生长因子受体（EGFR）和PTK2（FAK）主要在上皮细胞高表达，FAK被优先功能验证。
代谢组学通过多组学整合识别MSS CRC保守代谢程序：通过LC-MS/MS代谢组与转录组、蛋白质组基因集变异分析（GSVA）/单样本基因集富集分析（ssGSEA）整合，发现丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等通路在多队列较一致。
区室化谷氨酰胺-谷氨酸代谢程序的特征识别治疗脆弱性：通过线性回归、snRNA-seq和MuSiC去卷积，发现GLUL转录水平与谷氨酰胺正相关，GLS蛋白与谷氨酰胺相关；GLUL富集于髓系细胞，GLS和GOT2见于恶性上皮细胞，三羧酸（TCA）循环基因在恶性及正常上皮细胞较富集，提示区室化谷氨酰胺-谷氨酸-TCA轴及GLS介导谷氨酰胺利用。
增强子甲基化突显MSS CRC中与治疗通路相关的趋同基因组和代谢改变：通过ELMER分析TCGA MSS RAS-mt肿瘤与正常组织，发现增强子低甲基化与PTK2（FAK）、MYC及其靶基因、GLS表达相关，AP-1等motif富集；RAS-wt中趋势相似但无显著基因-探针配对。
多组学数据融合识别MSS CRC临床相关分子程序：通过iPhenMap分析98例，识别6个映射变量（MV），与神经周围侵犯（PNI）、ECOG状态、淋巴血管侵犯、组织学类型、肿瘤部位、分期、性别和复发相关；右侧肿瘤与MV1和MV4相关，MOFA和TCGA数据呈 concordant。
MV1定义与基因组不稳定、免疫排斥和治疗脆弱性相关的复制应激程序：通过MV1负荷基因/蛋白富集、单细胞和免疫去卷积，发现固有免疫/炎症及DNA复制程序，MCM3/4/7驱动；MCM与复制应激签名、AURKB、FGA和MMR相关，主要见于上皮细胞和S期；MV1-high肿瘤免疫浸润不广泛，蛋白酶体特征与MCM相关，MV1-low肿瘤富集PTK2（FAK）信号。
MSS RAS-mt原发CRC中与PNI相关的代谢重编程揭示信号重连和治疗脆弱性：通过MV5和重采样线性回归，PNI与共享代谢谱相关，10个代谢物可重复关联；蛋白-代谢物互作富集MYC/E2F、G2-M检查点、凋亡、mTOR、氧化磷酸化和血红素代谢，并富集硼替佐米反应签名；RPPA显示磷酸化AKT、SRC、HIF1α和磷酸化STAT3等信号。
多组学指导的功能验证识别MSS RAS-mt CRC肿瘤类器官治疗脆弱性：通过9个MSS RAS-mt CRC肿瘤类器官与曲美替尼（trametinib）联合，GSK-2334470（PDK1/2抑制）、defactinib（FAK抑制）和bortezomib（蛋白酶体抑制）在多数模型显著降低活力；SRC、谷氨酰胺酶、HIF-2α或AURKB抑制联合获益有限。
体内验证研究：通过匹配PDX模型5周治疗，GSK-2334470联合trametinib在2/3模型抑瘤并延长生存，VS-4718（FAK抑制剂）单药或联合在2/3模型抑瘤并延长生存，bortezomib抑瘤有限但在1个模型延长生存；验证PDK1、FAK和蛋白酶体抑制为可操作脆弱性。
讨论指出，研究整合约2,000份样本、195,246个单细胞/核及12个内部/公开队列，扩展RAS-mt CRC资源，并系统在MSS CRC中联合基因组、表观基因组、蛋白质组、代谢组、单细胞和机器学习融合。基因组确认PI3K、WNT、TP53通路改变，PIK3CA突变在RAS-mt中约2倍，PTEN丢失相关CNA在PIK3CA突变RAS-wt中富集，提示PI3K轴背景依赖；PTK2（FAK）受CNA和增强子低甲基化共同调控，并与脂代谢和DepMap依赖相关；FAK被视为连接基因组、表观和代谢的中枢节点。谷氨酰胺代谢呈分层调控，GLS抑制在缺乏免疫/基质的ex vivo模型有限，提示细胞背景重要。增强子低甲基化涉及AP-1、MYC、E2F和mTOR，支持PI3K-PDK1。MV1的MCM3/4/7复制应激与FGA相关，右侧MSS肿瘤显示肿瘤固有复制应激和炎症程序但免疫浸润有限；AURKB抑制无效提示其更可能是标志而非依赖。PNI相关代谢程序涉及缺氧、AKT、SRC、STAT3和硼替佐米签名，需独立验证。MEK抑制作为RAS-mt背景策略；VS-4718、GSK-2334470和bortezomib体内反应可变但鼓励进一步研究。局限包括外部验证不全、部分候选未验证及肿瘤类器官缺乏基质/免疫。研究结论翻译：总之，对MSS CRC的深入分子表征揭示了生物学见解和有前景的治疗机会。通过无缝整合基因组、表观基因组、蛋白质组、代谢组以及snRNA-seq/scRNA-seq表达分析，研究人员显著推进了对该疾病复杂且异质性生物学的理解，并同时识别出具有进一步转化潜力的有前景的新脆弱性情境。鉴于MSS CRC患者可用有效治疗匮乏，这些脆弱性现在可能为精准肿瘤学治疗框架奠定基础，以改善这一难治性疾病环境下的结局。
