鉴定与胰腺导管腺癌相关的癌前病变血清蛋白质标志物

《Molecular Oncology》：Identification of serum protein biomarkers for pre-cancerous lesions associated with pancreatic ductal adenocarcinoma

这篇研究论文《Identification of serum protein biomarkers for pre-cancerous lesions associated with pancreatic ductal adenocarcinoma》聚焦于致命的胰腺导管腺癌（PDAC）的早期诊断难题。文章发现，通过利用基因工程小鼠模型和早期PDAC患者血清蛋白质组学，鉴定出与PDAC最常见的癌前病变胰腺上皮内瘤变（PanINs）及早期PDAC相关的血清蛋白标志物。这些发现为开发非侵入性早期诊断或高危人群筛查方法提供了新的、有前景的靶点，有望改善这种预后极差的癌症的检测策略。

　　

胰腺导管腺癌（PDAC）因其早期缺乏症状导致诊断时多为晚期，故而预后极差。开发能够更早检测PDAC或识别高危个体的策略至关重要。为此，本研究旨在寻找与PDAC最常见的癌前病变——胰腺上皮内瘤变（PanINs）以及早期PDAC相关的血清蛋白质标志物。

为克服直接从患者体内获取PanINs样本的困难，研究团队首先利用两种具有丰富PanINs的基因工程小鼠模型（GEMMs）进行血清蛋白质组学筛选。这些小鼠携带Pdx1-Cre、Lox-STOP-Lox-Kras^G12D/+以及自噬相关基因Atg7或Atg5的floxed等位基因。通过质谱分析，研究人员鉴定出在这些PanINs丰富的小鼠血清中发生显著变化的蛋白质，并与野生型对照组进行比较。

分析结果显示，在两个不同自噬基因缺陷的PanINs丰富小鼠模型中，有8个蛋白质的变化是一致的。其中，5个蛋白质水平显著升高：E-钙粘蛋白、铜蓝蛋白、α-胰蛋白酶抑制因子重链H3（ITIH3）、腱蛋白和甲状腺素结合球蛋白；3个蛋白质水平显著降低：α-1-抗胰蛋白酶1-5、白血病抑制因子受体和主要尿蛋白17。

为了验证这些发现是否能在更接近人类PDAC病理进程的模型中重现，研究团队进一步在另一种常用的PDAC小鼠模型——KPC（Lox-STOP-Lox-Kras^G12D/+Lox-STOP-Lox-Trp53^R172H/+Pdx1-Cre）小鼠身上进行了血清蛋白质组学分析。KPC小鼠在12周时拥有少量PanINs但很少发展为PDAC，能更好地模拟人类疾病。

在KPC小鼠中，研究人员发现了183个显著变化的蛋白质。与PanINs丰富小鼠模型的比较显示，有5个蛋白质（E-钙粘蛋白、铜蓝蛋白、ITIH3、腱蛋白和甲状腺素结合球蛋白）在两个模型中都显著升高。富集分析表明，KPC小鼠中升高的蛋白质显著富集于“补体和凝血级联反应”、“胆固醇代谢”和“胰腺分泌”等通路。

研究的核心在于将小鼠模型的发现转化至人类。团队比较了31例早期（I-II期）PDAC患者和62例良性症状性胰胆管疾病（对照组）患者的血清蛋白质组。结果显示，有25个蛋白质在两组间存在显著差异，其中9个升高，16个降低。

对三个筛查结果（PanINs丰富小鼠、KPC小鼠、早期PDAC患者）的重叠分析揭示了关键的交叉点：仅有α-胰蛋白酶抑制因子重链H3（ITIH3）在所有三个模型中均显著升高。此外，KPC小鼠与早期PDAC患者之间有5个共同显著升高的蛋白质：ITIH3、补体C5（C5）、补体因子B（CFB）、补体因子H（CFH）和单核细胞分化抗原CD14（CD14）。

通过分析公共数据库（UALCAN）中的人类PDAC组织蛋白质组数据，研究人员发现，这5个蛋白质（ITIH3、C5、CFB、CFH、CD14）在PDAC肿瘤组织中的表达水平均显著高于正常组织，且与疾病分期呈正相关。进一步的生物信息学分析（cbioportal）表明，这些蛋白质在PDAC患者组织中的表达水平彼此之间存在显著的正相关性。

为了评估这些潜在生物标志物的诊断效能，研究团队进行了受试者工作特征（ROC）曲线分析。结果显示，单个蛋白质（如C5、CFB、CFH、CD14、ITIH3）在区分早期PDAC患者和良性对照方面显示出一定潜力。然而，将多个标志物组合能显著提高诊断准确性。其中，由C5、CFH和CD14三个蛋白质构成的组合，其曲线下面积（AUC）达到了0.810，显示出最佳的诊断性能。

此外，当将这个三联标志物（C5、CFH、CD14）与目前临床常用的PDAC标志物CA19-9结合时，诊断效能（AUC）进一步提升至0.856。研究人员还通过免疫组织化学染色在小鼠胰腺组织中验证了部分标志物（如CFB、ITIH3、CFH）的表达定位。

最后，通过DepMap数据库分析，研究团队探讨了这些标志物与潜在治疗的相关性。他们发现，CFH的表达与KRAS抑制剂索托拉西布（sotorasib）的敏感性呈显著负相关，而ITIH3和C5的表达则呈现与药物敏感性正相关的趋势（尽管不显著），提示这些标志物可能与治疗反应存在关联。

综上所述，本研究通过系统的血清蛋白质组学筛查，在PanINs丰富的小鼠模型、PDAC前期KPC小鼠模型以及早期PDAC患者中，鉴定出了一组与PanINs及早期PDAC相关的血清蛋白质标志物。特别是由补体C5、补体因子H和单核细胞分化抗原CD14构成的三联标志物，在区分早期PDAC与良性胰胆疾病方面展现出高置信度。这些发现为开发用于PDAC早期检测或高危人群筛查的新型非侵入性血液检测方法奠定了重要基础，有望在未来改善这种致命性疾病的临床结局。