P4HA2通过与Hsp27相互作用来激活EGFR/ERK信号通路，从而促进胶质瘤细胞的增殖

《Cellular Signalling》：P4HA2 promotes glioma cell proliferation by interacting with Hsp27 to activate the EGFR/ERK signaling pathway

P4HA2通过激活Hsp27介导的EGFR/ERK通路促进胶质瘤进展，敲低P4HA2可抑制肿瘤生长和细胞增殖，提示其作为预后标志和治疗靶点。

　　

蔡红庆|刘琪|杨丽燕|刘志丹|李怀旭|郝家杰|万静海|左福兴|方成

中国医学科学院/北京协和医学院国家癌症中心/国家临床癌症研究中心/癌症医院神经外科

摘要

背景

胶质瘤预后较差，治疗选择有限，因此迫切需要寻找新的治疗靶点。P4HA2通过促进细胞增殖和细胞外基质重塑来推动肿瘤进展，其高表达与胶质瘤的不良预后相关。在本研究中，我们探讨了P4HA2如何与Hsp27相互作用以激活EGFR/ERK通路，从而提示P4HA2是一个潜在的治疗靶点。

方法

共收集了238份胶质瘤组织样本和25份正常脑组织样本进行分析。使用组织微阵列（TMA）通过免疫组化检测蛋白质表达水平。胶质瘤细胞系通过siRNA或慢病毒载体转染以实现P4HA2的敲低。通过Western blotting、定量PCR、共免疫沉淀和GST pull-down实验检测蛋白质相互作用和信号通路改变。在裸鼠的原位颅内异种移植模型中评估体内肿瘤形成能力。生物信息学分析使用来自癌症基因组图谱（TCGA）的公开数据集进行。所有统计分析均使用R软件和GraphPad Prism完成。

结果

P4HA2在胶质瘤组织中过表达，其表达与胶质瘤分级和不良预后呈正相关。P4HA2过表达是GBM患者不良预后的独立预测因子。在胶质瘤细胞中敲低P4HA2可减少细胞增殖和肿瘤生长，其调节EGFR/ERK信号通路的作用通过EGFR磷酸化及其下游信号的降低得到证实。P4HA2与Hsp27相互作用，促进EGFR磷酸化并增强EGFR/ERK通路，进一步推动肿瘤进展。

结论

本研究强调了P4HA2在胶质瘤中的致癌作用及其作为治疗靶点的潜力。P4HA2通过与Hsp27的相互作用激活EGFR/ERK通路来促进胶质瘤细胞增殖。这些发现将P4HA2确立为一个有前景的预后标志物和治疗靶点，为个体化胶质瘤治疗提供了新的方向。

引言

胶质瘤是最常见的原发性颅内肿瘤，约占所有脑肿瘤和中枢神经系统肿瘤的30%，以及所有恶性脑肿瘤的80%。根据世界卫生组织（WHO）对胶质瘤恶性的分级标准，胶质瘤被分为WHO 1至4级。4级胶质瘤占高级别胶质瘤的大多数，具有高度恶性，预后极差，5年生存率仅为5%至10% [1]。 尽管手术切除可以通过减轻肿瘤负荷暂时缓解神经系统症状，但由于疾病的高度浸润性，它本质上是无法根治的。目前，高级别胶质瘤的标准治疗方案包括最大安全切除后进行替莫唑胺联合放疗、辅助替莫唑胺化疗和肿瘤治疗场（TTFields）。一项研究表明，添加TTFields可使中位无进展生存期为6.7个月，中位总生存期为20.9个月。然而，鉴于该疾病的几乎普遍复发，患者的长期预后仍然不理想 [2]。此外，已经批准用于治疗胶质瘤的贝伐单抗临床试验只能缓解患者的症状并延长无进展生存期，而不能提高总生存期 [3]。 除了标准疗法外，最近的研究越来越多地关注免疫疗法和肿瘤微环境，以寻找胶质母细胞瘤的新治疗机会 [4]、[5]。已经开发出多种靶向药物来抑制胶质瘤特有的分子改变。无论这些药物是单独使用还是联合使用，目前尚未取得具有临床意义的突破 [6]。因此，迫切需要探索胶质瘤发展的分子机制并寻找新的治疗靶点，以获得更有效的治疗选择并改善胶质瘤患者的预后。单细胞技术和多组学分析的进步有助于揭示胶质瘤的深刻异质性，并识别新的分子和微环境靶点，为未来的治疗开发提供新的方向 [7]。在此，我们对胶质母细胞瘤进行了转录组和蛋白质组测序。 脯氨酰-4-羟化酶亚基2（P4HA2）属于脯氨酰-4-羟化酶（P4H）家族。P4HA2通过促进胶原沉积和细胞外基质（ECM）重塑来增强肿瘤侵袭性。它通过调节上皮-间充质转化（EMT）和PI3K/AKT信号通路来支持肿瘤细胞的增殖、迁移和转移，这些通路在多种肿瘤类型中都起着重要作用，并与患者的不良预后密切相关 [8]、[9]。在肝细胞癌中，乙型肝炎病毒（HBV）通过诱导高P4HA2表达来增强肝细胞中的胶原沉积，导致肝纤维化和肝细胞癌进展 [10]。阿司匹林可以通过NF-κB-P4HA2和LMCD1-AS1-let-7-g-P4HA2通路调节P4HA2表达，从而控制肝细胞癌细胞的增殖 [11]。此外，在多种类型的乳腺癌患者中可以检测到P4HA2的高表达，在导管原位癌中，P4HA2与高风险和不良临床预后密切相关 [12]。在宫颈癌研究中，敲低P4HA2显著抑制了裸鼠中宫颈癌肿瘤异种移植的生长 [13]。此外，P4HA2通过羟基化Carabin肽链第306位的脯氨酸残基来促进弥漫性大B细胞淋巴瘤的进展，这使得Carabin更容易被泛素化和水解 [14]。在胶质瘤中，也发现敲低P4HA2可显著减少肿瘤细胞的增殖和迁移 [15]。因此，P4HA2在肿瘤细胞中起着重要的促癌作用，可能是一个有前景的治疗靶点。 尽管P4HA2已被证实与多种肿瘤类型的起始和进展有关，但将其与细胞内致癌级联反应联系起来的上游和下游信号机制仍大部分未明确，特别是在胶质瘤中。迄今为止，尚无研究证明P4HA2与EGFR/ERK信号通路之间的机制联系，而EGFR/ERK通路是胶质瘤恶性的核心驱动因素。同样，尽管已知热休克蛋白27（Hsp27）调节蛋白质稳定性、应激适应和治疗耐药性（包括在胶质瘤中）[16]、[17]，但其与P4HA2的潜在功能相互作用尚未被报道。 本研究证明P4HA2在胶质瘤中过表达，并通过与Hsp27的相互作用激活表皮生长因子受体/细胞外信号调节激酶（EGFR/ERK）信号级联反应来促进肿瘤细胞增殖。这一发现揭示了一个新的P4HA2–Hsp27–EGFR/ERK信号轴，整合了细胞外基质重塑、伴侣蛋白介导的蛋白质调节和生长因子信号传导。我们的发现不仅为胶质瘤的发病机制提供了新的见解，还强调了P4HA2作为有前景的生物标志物和治疗靶点的潜力。

患者和样本

共从中国医学科学院癌症医院神经外科获得了238份胶质瘤组织样本和25份正常组织样本。正常组织来自高级别胶质瘤周围的水肿区域或在切除深层胶质瘤时取自相邻的非肿瘤组织。所有标本均由两位神经病理学家根据世界卫生组织（WHO）分类（第5版，2021年）独立诊断。

P4HA2在胶质瘤中高表达，并与生存时间呈负相关

接受手术并随后进行同步化疗的GBM患者根据生存差异（中位OS分别为27.9个月和14.2个月）被分为两组（图1A）。通过RNA-Seq和数据独立获取（DIA）蛋白质组测序来确定上述两组之间正常脑组织和肿瘤样本中差异表达的基因和蛋白质（图1B,C）。转录组和蛋白质组数据的比较显示

讨论

本研究确定P4HA2是胶质瘤中的一个关键致癌驱动因素，并阐明了其通过与Hsp27相互作用促进肿瘤进展的作用，Hsp27激活EGFR/ERK信号通路。结果表明，P4HA2在胶质瘤组织中显著过表达，与更高的肿瘤分级和更差的预后相关，并促进肿瘤细胞增殖。值得注意的是，这是首次报道P4HA2与Hsp27之间的直接相互作用。

结论

总之，本研究证明P4HA2既是一个强有力的预后标志物，也是一个有前景的治疗靶点，它通过与Hsp27的相互作用来激活EGFR/ERK信号级联反应。P4HA2–Hsp27–EGFR/ERK轴代表了一种以前未被认识的致癌机制，有助于胶质瘤的发病机制。针对P4HA2的治疗策略——单独使用或与Hsp27或EGFR抑制剂联合使用——可能为胶质瘤治疗提供新的途径。

作者贡献声明

蔡红庆：撰写——初稿，研究。 刘琪：撰写——初稿，软件操作。 杨丽燕：正式分析。 刘志丹：验证，方法学。 李怀旭：监督。 郝家杰：验证，研究。 万静海：撰写——审稿与编辑，资金获取。 左福兴：撰写——初稿。 方成：撰写——审稿与编辑，验证，方法学。

出版同意

不适用。

伦理批准和参与同意

本研究不需要伦理批准，因为它不涉及直接使用人类或动物受试者。

资助

本研究得到了国家自然科学基金（编号：82103231、82072803）和CAMS医学科学创新基金（2022-I2M-C&T-B-063）的支持。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。