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本文对妊娠相关血浆蛋白A (PAPPA) 进行了全面的泛癌分析，揭示其在多数癌症中作为一种由基质细胞（特别是癌症相关成纤维细胞CAFs）表达的独立预后生物标志物，通常与不良生存结局相关，并参与PI3K–AKT、RAS等促癌信号通路，强调了肿瘤微环境在癌症进展中的关键作用。
引言
妊娠相关血浆蛋白A (Pregnancy-associated plasma protein A, PAPPA) 是一种锌结合金属蛋白酶，通过切割胰岛素样生长因子结合蛋白4 (IGFBP-4) 来调节胰岛素样生长因子 (IGF) 的可用性，从而激活下游的PI3K–AKT等信号通路，在细胞增殖、存活和炎症中发挥作用。然而，PAPPA在癌症中的角色存在争议，既有致癌也有抑癌的证据。为了全面理解PAPPA在不同癌症类型中的表达模式、临床意义和预后价值，本研究利用癌症基因组图谱 (TCGA) 等公共数据库进行了系统的泛癌分析。
PAPPA基因在泛癌分析中的表达
研究利用TIMER2.0、GEPIA2和UALCAN三个独立数据库，分析了PAPPA在肿瘤与正常组织中的表达差异。为确保结果的稳健性，仅对在至少两个数据库中显示一致表达变化的癌症类型进行深入分析。结果显示，PAPPA在胆管癌 (CHOL) 和甲状腺癌 (THCA) 中表达显著上调，而在乳腺癌 (BRCA)、宫颈鳞状细胞癌和腺癌 (CESC)、肾嫌色细胞癌 (KICH)、肾透明细胞癌 (KIRC)、肾乳头状细胞癌 (KIRP)、前列腺腺癌 (PRAD) 和子宫内膜癌 (UCEC) 等七种癌症中表达显著下调。这些发现在独立的基因表达综合 (GEO) 数据集分析中得到了验证。
单细胞表达分析揭示PAPPA的基质细胞起源
鉴于PAPPA在大部分肿瘤组织中表达下调，研究进一步利用单细胞RNA测序 (scRNA-seq) 数据探究其细胞来源。TISCH2数据库分析显示，在大多数癌症类型中，PAPPA的表达主要定位于肿瘤微环境中的成纤维细胞，而在恶性上皮细胞中表达极低或无法检测。例外的是CHOL和THCA，在这两种癌症中，PAPPA在恶性细胞中也有明显表达。这一发现得到了人类蛋白质图谱 (Human Protein Atlas) 免疫组化 (IHC) 图像的证实：在BRCA和CESC中，PAPPA蛋白染色主要出现在基质成纤维细胞中；而在CHOL和THCA中，染色则主要位于癌细胞。肿瘤纯度分析进一步支持了上述结论，在多数癌症中，PAPPA表达水平与肿瘤纯度呈显著负相关，表明整体肿瘤组织中的PAPPA水平很大程度上反映了基质成纤维细胞的丰度，而非肿瘤细胞自身的内在转录调控。
PAPPA表达的临床特征
利用UALCAN数据库，研究分析了PAPPA表达与各种临床参数（如肿瘤分期、患者种族、年龄和性别）的关系。研究发现，在晚期疾病阶段，PAPPA表达在BRCA、CHOL、KIRC、KIRP、THCA和UCEC中与正常组织存在显著差异。在不同种族间，BRCA、KIRC和THCA的PAPPA表达模式存在差异。年龄相关的变化在BRCA、KIRC和THCA中被观察到。性别差异则在CHOL、KICH和THCA中显现，其中THCA是唯一显示男女性别间表达显著差异的癌症类型。
PAPPA的甲基化状态及其与表达的相关性
启动子甲基化分析显示，在CHOL和THCA中，PAPPA启动子甲基化水平显著低于正常组织，这与其中PAPPA基因表达上调一致。然而，在KIRC和KIRP中，尽管启动子甲基化水平也较低，PAPPA表达却出现下调。在样本水平的表达-甲基化相关性分析中，仅在THCA中观察到显著的负相关关系，这表明启动子甲基化并不能完全解释PAPPA的转录变异性，可能还存在其他调控机制或细胞组成的影响。
总体生存分析
生存分析评估了PAPPA表达对患者预后的影响。综合TISCH2、GEPIA2和Kaplan–Meier Plotter三个数据库的结果，研究确定了PAPPA具有明确预后意义的癌症类型。在膀胱尿路上皮癌 (BLCA)、CESC、肺鳞状细胞癌 (LUSC)、间皮瘤 (MESO)、胰腺腺癌 (PAAD) 和胃腺癌 (STAD) 这六种癌症中，高PAPPA表达与较差的总生存期 (OS) 显著相关，提示其作为风险因子。相反，在低级别胶质瘤 (LGG) 中，高PAPPA表达与更好的OS相关，显示出保护性作用。即使在调整了肿瘤纯度后，这些趋势大多仍然保持显著，表明PAPPA的预后相关性并非仅仅是基质比例的副产品，而可能反映了其独立的生物学信号。
PAPPA与免疫细胞浸润的关联
免疫浸润分析揭示了PAPPA表达与肿瘤免疫景观之间存在癌症特异性的关联。在预后不良的癌症（如BLCA、LUSC、PAAD）中，PAPPA表达与特定免疫细胞（如树突状细胞、中性粒细胞、巨噬细胞、CD8+T细胞）的丰度呈正相关，而与肿瘤纯度呈负相关。然而，在LGG中则呈现相反的模式，PAPPA与肿瘤纯度正相关，与某些免疫细胞（如树突状细胞）负相关。多变量Cox回归分析表明，在调整肿瘤纯度后，PAPPA在BLCA、CESC、LUSC、MESO和STAD中仍是显著的独立风险因子，但在PAAD中失去了显著性。而在LGG中，PAPPA的保护性关联依然显著。
遗传变异分析
利用cBioPortal进行的遗传变异分析显示，在TCGA涵盖的32种肿瘤类型中，PAPPA基因的总体改变频率较低。最常见的改变类型是错义突变，其次是扩增。在已确定的七个预后相关癌症中，PAPPA的突变频率相对较低。有趣的是，在预后良好的LGG中，PAPPA的扩增频率在这七种癌症中最高。拷贝数变异 (CNA) 分析显示，浅层缺失是最常见的改变，但对PAPPA的mRNA表达影响最小。遗传改变组与未改变组患者在OS或无病生存期 (DFS) 上未观察到显著差异。
PAPPA富集分析
为深入理解PAPPA的生物学功能，研究利用STRING和GeneMANIA数据库构建了其蛋白质相互作用网络。分析确定了与PAPPA密切相关的基因，包括IGFBP4、IGFBP5、IGF1等。相关性热图显示，在预后不良的癌症（如STAD、PAAD）中，PAPPA与IGFBP4、IGFBP5等基因呈强正相关；而在LGG中，则与多数相关基因呈负相关或无显著相关。京都基因与基因组百科全书 (KEGG) 通路富集分析将PAPPA相关基因与癌症中的蛋白聚糖、PI3K–AKT信号通路、RAS信号通路等关键致癌通路联系起来。基因本体 (GO) 富集分析则表明PAPPA参与IGF受体信号通路、糖原代谢调节、平滑肌细胞迁移和增殖调节等生物过程。
PAPPA与癌症相关成纤维细胞
研究重点关注了PAPPA与癌症相关成纤维细胞 (Cancer-Associated Fibroblasts, CAFs) 的关联。在BLCA、CESC、LUSC、MESO、PAAD和STAD这六种预后不良的癌症中，PAPPA表达与CAFs浸润水平呈显著正相关，并且与多种CAFs标志物基因 (如POSTN、ACTA2、TGFB1、COL1A1) 的表达也呈强正相关。其中，PAAD的相关性最为强烈。与此形成鲜明对比的是，在LGG中，PAPPA表达与CAFs浸润呈弱负相关，与多数CAFs标志物基因表达也呈负相关。多变量Cox回归分析（同时纳入PAPPA表达和CAFs浸润）显示，在大多数癌症中，PAPPA仍然是OS的显著独立预测因子，而CAFs浸润本身大多不具备独立显著性。在LGG中，PAPPA保持其保护性作用，而CAFs浸润则与较差的生存期相关。Kaplan–Meier分析进一步支持，在LGG中，高PAPPA表达尤其是在低CAFs浸润的肿瘤中，与更好的生存期相关。
讨论
本研究通过泛癌分析，系统阐述了PAPPA作为一种关键酶在调节IGF信号中的作用，并突出了其预后价值的肿瘤类型特异性及与肿瘤微环境（尤其是CAFs）的密切关联。在大多数癌症中，PAPPA主要由基质成纤维细胞表达，其高表达常标志着富含CAFs的促肿瘤微环境，并与不良预后相关。PAPPA可能通过切割IGFBPs释放IGFs，激活PI3K–AKT、RAS等下游促生存和增殖通路，从而在塑造支持性肿瘤微环境中发挥积极作用。实验证据也支持PAPPA作为微环境主动调节者的角色，例如在胃癌和肺癌中，PAPPA能促进肿瘤生长、侵袭和治疗抵抗。然而，在LGG这一特殊背景下，PAPPA表现出保护性关联，其机制可能独立于CAFs的丰富程度，提示PAPPA的功能高度依赖于肿瘤类型和具体的微环境背景。
结论
本研究证实，PAPPA是一个独立的预后生物标志物，其生物学和临床效应因肿瘤类型而异。在BLCA、CESC、LUSC、MESO、PAAD和STAD中，PAPPA高表达是不良预后的标志，且常与高CAFs浸润共存，尽管CAFs丰度本身并非一贯的独立风险因素。相反，在成纤维细胞稀少的肿瘤如LGG中，较高的PAPPA表达与更有利的预后相关，而CAFs浸润则是不良预后因素。未来的研究需要整合空间组学、单细胞分析和功能实验，以阐明PAPPA在不同肿瘤类型中的细胞来源和具体调控机制。
