Machine learning-enabled spatial multi-omics uncovers lactate-driven targets and tumor microenvironmental reprogramming in cancer

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作者
Yingzheng Tan,Wenliang Tan,Yanchao Liang,Yunzhu Long,Shuanghua Chen,Qihao Hu,Yangjing Ou,JingLi FU,H. Isaac Chen,Fangyuan Ren,Jun Ye,Qiong Zhou,Sheng Li,Xiaojin He,Qianqian Wang,Yi Shen,Haiyuan Lu,Di Wu,A. Gao,Xi Chen
出处
期刊:npj digital medicine [Nature Portfolio]
卷期号:9 (1): 109-109 被引量:4
标识
DOI:10.1038/s41746-025-02286-7
摘要

Lactate accumulation is a central feature of tumor metabolic reprogramming, yet its spatial and cell-type-specific effects in cancer, such as lung adenocarcinoma (LUAD), remain poorly defined. We integrated single-cell transcriptomics, spatial transcriptomics, spatial metabolomics, and immunofluorescence with TCGA survival data and machine-learning models. High-lactate tumors exhibited increased epithelial and fibroblast abundances, whereas T/NK cells and monocytes/macrophages were enriched in low-lactate samples. Spatial metabolomics revealed cell-type-restricted lactate and pyruvate distributions, with endothelial cells showing minimal lactate accumulation. Endothelial subclusters in high-lactate tissues displayed angiogenic and stress-response signatures and were strongly associated with poor prognosis. Multiple machine-learning frameworks-including random forest, elastic-net regression, SVM, ANN, and decision-tree models-consistently identified endothelial and fibroblast programs as key determinants of high-lactate states and adverse clinical outcomes. Collectively, our multi-omics spatial profiling demonstrates that lactate reshapes the LUAD microenvironment by driving angiogenesis, immune suppression, and prognostic stratification, highlighting lactate-centered pathways as promising therapeutic targets.
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