《Scientific Reports》：3’-phosphoadenosine 5’-phosphosulfate synthetase 2 (PAPSS2) is a potential diagnostic and prognostic biomarker in colon adenocarcinoma
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本研究针对结肠腺癌（COAD）诊断晚、预后差的临床挑战，深入探讨了3'-磷酸腺苷5'-磷酸硫酸合成酶2（PAPSS2）的临床价值与作用机制。通过整合TCGA/GEO数据库生物信息学分析与细胞实验验证，发现PAPSS2在COAD组织中显著低表达且与不良预后相关，其表达水平与免疫细胞浸润及p53/p21蛋白表达密切相关。功能实验证实敲低PAPSS2可增强COAD细胞增殖、迁移和侵袭能力。该研究首次系统揭示PAPSS2作为COAD潜在生物标志物的重要价值，为肿瘤免疫微环境调控提供了新视角。
在全球癌症负担中，结直肠癌始终占据着重要地位，其发病率和死亡率居高不下。作为结直肠癌中最常见的病理类型，结肠腺癌（Colon Adenocarcinoma, COAD）的疗效提升长期受限于诊断时机偏晚和术后高复发转移率。尽管手术联合化疗的方案不断优化，但患者的5年生存率仍难有突破性提升。因此，寻找具有早期诊断价值和预后预测功能的生物标志物，成为改善COAD临床治疗的关键突破口。
在这一背景下，3'-磷酸腺苷5'-磷酸硫酸合成酶2（3'-phosphoadenosine 5'-phosphosulfate synthetase 2, PAPSS2）走入了研究者的视野。PAPSS2是细胞内硫酸化反应的关键限速酶，负责催化合成通用硫酸基供体PAPS。硫酸化反应作为重要的代谢途径，参与调控多种内源性分子的功能活性。然而，PAPSS2在COAD中的表达特征、临床意义及作用机制尚不明确。
为解答这一科学问题，研究人员开展了一项系统性的探索研究。他们发现PAPSS2在COAD组织中表达显著下调，且与肿瘤晚期分期、淋巴结转移和远处转移密切相关。更重要的是，低表达PAPSS2的COAD患者总生存期明显缩短，表明其具有重要的预后预测价值。
为了深入解析PAPSS2的作用机制，研究人员构建了其上游调控网络，发现转录因子FLI1和microRNA has-miR-152-3p可能参与调控PAPSS2的表达。通路富集分析提示PAPSS2可能通过O-聚糖生物合成、p53信号通路和细胞外基质形成等途径参与COAD的恶性进展。尤为引人注目的是，PAPSS2表达与CD4+T细胞、记忆T细胞等免疫细胞浸润水平呈正相关，表明其在肿瘤免疫微环境调控中可能发挥重要作用。
这些发现不仅从生物信息学角度揭示了PAPSS2的临床意义，更通过细胞实验得到了验证。研究显示，敲低PAPSS2能够显著增强COAD细胞的增殖、迁移和侵袭能力，同时下调p53和p21蛋白表达，这为PAPSS2的功能重要性提供了实验证据。
该研究发表于《Scientific Reports》期刊，首次系统阐述了PAPSS2在COAD中的诊断预后价值及作用机制，为理解COAD的发病机制提供了新视角，也为未来开发新的治疗策略奠定了理论基础。
主要技术方法
本研究整合多组学数据与实验验证，主要技术方法包括：利用TCGA-COAD队列（455例患者）和GEO数据库（GSE39582、GSE144735数据集）进行生物信息学分析；采用单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据（来自TISCH数据库的CRC_EMTAB1807和CRC_GSE166555数据集）解析细胞异质性；通过RNA干扰技术在HCT116和HT-29细胞系中敲低PAPSS2表达；使用CCK-8实验、Edu实验、细胞划痕实验和Transwell实验分别评估细胞增殖、迁移和侵袭能力；采用蛋白质印迹法（Western blot）检测p53和p21蛋白表达。
研究结果
PAPSS2在COAD中的表达特征
基于TCGA-COAD数据库的RNA测序数据分析显示，PAPSS2 mRNA在COAD组织中的表达水平显著低于正常结肠组织。这一表达下调趋势在多种实体肿瘤中普遍存在。蛋白质水平验证表明，PAPSS2在COAD组织中的蛋白表达也显著降低。独立队列分析进一步证实了PAPSS2在COAD中的低表达模式。
PAPSS2的诊断和预后价值
研究发现PAPSS2表达与多种临床病理变量相关：在III-IV期肿瘤组织中的表达显著低于I-II期患者，在淋巴结转移和远处转移组中的表达也显著低于无转移组。受试者工作特征曲线分析显示PAPSS2表达水平区分COAD组织与正常组织的曲线下面积高达0.963和0.954。生存分析表明，低表达组患者的总生存期显著缩短。研究人员还构建了包含年龄、T分期、病理分期和PAPSS2表达水平的列线图模型，该模型在预测1年、2年和3年生存概率方面表现出良好的临床价值。
PAPSS2的上游调控网络
通过分析四个转录因子数据库，发现FLI1是唯一在所有数据集中均预测靶向调控PAPSS2的转录因子。在COAD队列中，FLI1表达在癌组织中下调，与PAPSS2表达呈显著正相关。同时，研究人员筛选出三个可能靶向PAPSS2的microRNA，其中has-miR-152-3p最可能参与PAPSS2的转录后调控。
PAPSS2在COAD中的潜在机制
通路富集分析显示PAPSS2参与内吞作用、内质网中的蛋白质加工、mTOR信号通路、p53信号通路和其他类型的O-聚糖生物合成。基因集富集分析表明，PAPSS2高表达与上皮结构维持、O-聚糖加工和Fc受体介导的刺激信号通路显著相关，并能增强p53介导的衰老和CDKN1A凋亡相关通路。
PAPSS2与COAD免疫浸润的关系
免疫浸润分析显示，PAPSS2高表达组中CD4+T细胞和记忆T细胞浸润显著增加，而自然杀伤细胞浸润水平与PAPSS2表达呈负相关。PAPSS2表达与多种免疫刺激分子、趋化因子和趋化因子受体显著相关，提示其在肿瘤免疫微环境调控中的重要地位。
PAPSS2的单细胞RNA测序分析
单细胞水平分析发现PAPSS2主要在上皮细胞、成纤维细胞、树突状细胞和单核细胞/巨噬细胞中表达。在肿瘤和癌旁组织的上皮细胞中，PAPSS2表达显著下调，而在基质细胞组分中呈现上调趋势。伪时间轨迹分析显示，上皮细胞在从正常结肠细胞向结肠癌细胞的转化过程中，PAPSS2表达逐渐降低。
PAPSS2敲低对COAD细胞功能的影响
细胞实验证实，敲低PAPSS2能促进结肠癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力。同时，PAPSS2敲低导致p53和p21蛋白表达水平下降，这与基因集富集分析结果一致，表明PAPSS2可能通过p53信号通路参与COAD的恶性进展。
研究结论与讨论
本研究系统阐述了PAPSS2在结肠腺癌中的诊断和预后价值。研究表明PAPSS2在COAD组织中表达下调，其低表达与肿瘤恶性进展和不良预后密切相关。机制上，PAPSS2可能通过调控p53信号通路和O-聚糖生物合成参与COAD的发病过程。
值得注意的是，PAPSS2在肿瘤免疫微环境塑造中扮演重要角色。其表达与CD4+T细胞和记忆T细胞浸润呈正相关，提示PAPSS2可能通过调节适应性免疫反应影响抗肿瘤免疫。这一发现为理解COAD的免疫逃逸机制提供了新视角。
关于PAPSS2与p53信号通路的相互作用，本研究提出了新的见解。尽管既往研究提示PAPSS2可能促进p53的泛素化降解，但本研究发现在COAD中，PAPSS2高表达反而增强p53介导的衰老和p21相关凋亡通路。研究人员推测，这种差异可能源于PAPSS2在肿瘤发生过程中对p53突变体的修饰和靶向清除作用的改变。
此外，PAPSS2通过调节O-聚糖硫酸化影响肠道屏障功能的发现，为理解其在结肠癌预防中的作用提供了线索。研究表明，PAPSS2缺陷小鼠肠道磺胺黏蛋白水平降低，肠黏膜屏障稳定性下降，更容易诱发结肠炎和结肠癌形成。
综上所述，PAPSS2在COAD中可能发挥双重保护作用：一方面通过增强肠道屏障功能减少上皮细胞癌变可能性；另一方面通过增强p53的肿瘤监视作用及时清除肿瘤细胞。这些发现不仅确立了PAPSS2作为COAD潜在生物标志物的重要地位，也为开发新的治疗策略提供了理论依据。未来的研究需要进一步阐明PAPSS2在肿瘤微环境重塑中的具体分子机制，以及其作为治疗靶点的临床转化价值。
