多发性骨髓瘤(MM)是一种肿瘤性浆细胞病变，是恶性浆细胞的克隆性增殖拥有的属性。尽管已经进行了广泛的研究，但耐药患者内部和之间的疾病异质性特征不明显。在本研究中，进行单臂临床试验(nct04065789) ，结合单细胞纵向 RNA测序(scRNA-seq)来研究 MM 耐药机制的分子动力学。新诊断的 MM 患者(41例) ，在使用含硼替佐米的方案后无效或经历了早期复发，被纳入研究对象，评估达拉图姆单抗、卡非利布、来那度胺和地塞米松联合使用的安全性和有效性。通过对41例原发性难治和早期复发患者(11例健康者和15例初诊 MM 患者)的数据分析，揭示了新的 MM 分子耐受途径，包括耐缺氧、蛋白质折叠和线粒体呼吸，这些途径在临床上具有广泛的代表性。作者发现肽基脯氨酰异构酶(PPIA)是蛋白质折叠反应途径中的一个中心酶，是抗性 MM 的一个潜在的新靶点。Crispr-cas9缺失或应用小分子抑制剂(环孢素)抑制 PPIA 能显著增强 MM 肿瘤细胞对蛋白酶体抑制剂的敏感性。总之，该研究为临床试验整合 scRNA-seq 制定了路线图，确定了高耐药 MM 患者的特征，并发现 PPIA 是这些肿瘤的有效治疗靶点。

单细胞RNA-seq（MARS-seq）

1. NDMM和PRMM患者的转录组特征比较分析

通过对受试者骨髓中的浆细胞进行单细胞RNA测序，质控后剩余51,297个细胞。作者将这些细胞划分成不同状态的细胞亚群，其中包括健康的浆细胞、NDMM患者以及治疗前和治疗后的PRMM患者（图2a）。浆细胞的标记基因如XBP1、MZB1、SDC1（CD138）和TNFRSF17（BCMA）在包括健康细胞的所有亚群中具有不同程度的表达（图2b）。此外，大多数患者中都存在一些看似健康的多克隆浆细胞，这些细胞在PRMM患者中存在更高的异质性（图2c）。单细胞转录组图谱显示，尽管每个患者都表现出独特的转录特征，但驱动基因如CCND1、CCND2和FRZB27在PRMM和NDMM患者中均有高表达，两组患者之间恶性浆细胞的驱动基因没有显著差异，因此推断这些基因并非是造成耐药性的分子因素（图2d-e）。

2. 难治性和耐药MM患者的应激通路分析

通过Bootstrapping量化了NDMM、PRMM和健康对照组之间浆细胞的基因表达，在NDMM和PRMM患者的恶性浆细胞中共鉴定出66个差异基因，它们聚类形成了3个模块，可以区分NDMM和PRMM的恶性浆细胞，并将PRMM分成group1和group2两组（图3a）。

模块1中的基因包括一些已被报道的MM高危因子，如STMN1、PSMB4、RRM2和TYMS，以及新鉴定到的基因PPIA。模块1中存在几个高度富集的特定的通路，包括线粒体应激基因COX6C、COX7A2、ER和UPR通路基因PPIA、STMN1、氧化应激基因SOD1、TXN以及蛋白酶体通路基因PSMB4和PSMA2（图3）。这些难治性和耐药MM患者具有的独特应激通路可能与MM的耐药性相关。

3. PRMM患者的特征可以预测对DARA–KRD治疗

在临床试验中，41例PRMM患者接受了KYDAR药物治疗方案，这是一种高效的抗骨髓瘤四联药物方案，结果显示治疗效果在部分响应（PR）及以上的患者生存期显著延长（图4a-b）。67%的KYDAR参与者表现出高风险的细胞遗传学畸变，后续通过FISH检测评估了遗传畸变对患者预后的影响，结果显示具有大于一个畸变的患者生存期更短（图4c-d）。

分析发现了区分PRMM队列和NDMM患者的分子特征是与患者的预后相关，模块1基因表达更高的分组患者的生存期更短（图4e-f），说明这些分子特征与预后相关。综合遗传畸变和基因模块分子特征两个元素的多元模型可以更好地对药物响应情况进行预测（图4g-h）。

本文通过将单细胞转录组分析和临床试验相结合，确定了高耐药性MM患者的分子特征，发现了多项与MM患者耐药相关的机制，包括蛋白酶体机制、线粒体应激、内质网应激和蛋白质折叠通路，并找到了新的潜在药用靶点PPIA，提供了PPIA抑制剂可以和其它药物联用治疗耐药性MM的新思路。