纤维调节蛋白通过多方面调控肿瘤生长途径促进胰腺导管腺癌（PDAC）的进展：对治疗靶点选择的启示

《Pancreatology》：Fibromodulin Promotes PDAC Progression through Multifaceted Regulation of Tumor Growth Pathways: Implications for Therapeutic Targeting

　　王欣|刘超|张琦|任毅|范坤正|张云涛|高慧杰
山东济宁医学院药学院，276826，中国

**摘要**
**背景**
胰腺导管腺癌（PDAC）的治疗进展一直较为缓慢。众多研究表明，导致这种致命疾病进展的一个关键因素是过量的细胞外基质（ECM）沉积。纤维调节蛋白（FMOD）作为ECM的重要组成部分，被认为在PDAC中起着重要作用，但相关研究尚不充分。因此，本研究评估了FMOD在PDAC中的功能重要性，以了解其作用机制。

**方法**
通过系统的生物信息学分析和组织微阵列分析，研究了PDAC中FMOD的表达情况。进一步利用功能丧失和功能获得策略，探讨了FMOD在体外和体内PDAC发展中的具体作用。此外，还通过代谢组学分析了FMOD对PDAC小鼠血清中差异代谢物的影响。

**结果**
FMOD在PDAC中高表达（倍数变化=7.7，p<0.05），并与不良临床预后相关。FMOD显著促进PDAC细胞的增殖、迁移和侵袭，同时抑制细胞凋亡。从机制上看，FMOD的表达与TGFβ/SMAD2/3和EGFR介导的PI3K/AKT/mTOR信号通路的激活有关。代谢组学分析表明，FMOD通过上调关键的花生四烯酸代谢酶（cPLA2和COX-2）来升高前列腺素水平。

**结论**
FMOD在PDAC的发展和进展中起着关键作用。这些发现表明FMOD是一个有潜力的预后标志物，并提示针对FMOD的干预措施值得进一步探索。

**引言**
胰腺导管腺癌（PDAC）占所有胰腺癌病例的80%至90%，是最常见且致命的胃肠道恶性肿瘤之一。尽管在流行病学和基因组学方面取得了进展，但其病因和潜在机制仍不完全清楚。传统的化疗药物（如吉西他滨）常伴有严重的副作用，疗效有限，五年生存率低于10%。因此，迫切需要阐明PDAC的发病机制，识别特定的早期诊断生物标志物，并开发有效的治疗策略。这些知识对于建立早期检测方法和个性化治疗方案至关重要。

尽管对PDAC的诊断和治疗进行了大量研究，但显著提高患者生存率仍然具有挑战性。许多专家认为这一挑战部分归因于肿瘤微环境（TME）中异常的结缔组织生长，其特征是过量的ECM沉积。ECM作为TME的非细胞成分，在癌症进展过程中会发生显著重塑，从而促进癌细胞与TME内邻近细胞之间的交流，支持其存活、增殖、迁移和侵袭。在许多癌症（如PDAC）中观察到ECM成分（包括纤维调节蛋白FMOD）的表达升高。FMOD具有结合胶原蛋白的能力，由多种细胞类型（如成纤维细胞和软骨细胞）分泌。FMOD通过与基质分子的相互作用显著促进ECM重塑，从而营造有利于肿瘤生长的环境。

近年来，越来越多的证据表明FMOD与多种癌症的发展和进展有关。在小细胞肺癌中，FMOD通过上调促血管生成因子（如TGF-β）来促进血管生成。研究显示，高水平的FMOD通过诱导丝状肌动蛋白应力纤维来增强胶质瘤细胞的迁移。FMOD还通过促进血管生成和血管迁移以及抑制细胞凋亡来促进肺癌进展。此外，FMOD还与乳腺癌、膀胱癌和头颈部癌症的进展有关。这些发现表明FMOD具有作为多种癌症诊断和治疗生物标志物的潜力。

EGFR介导的PI3K/Akt/mTOR信号通路以及TGF-β通路的异常激活通过调控细胞周期进展、抵抗细胞凋亡和TME重塑等关键过程促进肿瘤发生。例如，N-乙酰半乳糖胺转移酶2通过调节EGFR的O-糖基化和磷酸化来增强胶质瘤的恶性程度，进而激活下游的PI3K/Akt/mTOR信号级联反应。在非小细胞肺癌中，靶向抑制EGFR/PI3K/Akt/mTOR通路可显著抑制肿瘤细胞的迁移和侵袭。Xia等人证明FMOD通过激活下游的EGFR信号通路促进口腔鳞状细胞癌的进展。越来越多的证据表明，靶向抑制EGFR及其下游效应器AKT和mTOR可以有效抑制PDAC的肿瘤发生和转移。TGF-β信号通路作为肿瘤转移的关键调节因子，在包括乳腺癌、膀胱癌和口腔鳞状细胞癌在内的多种恶性肿瘤中起着重要作用。典型的TGF-β信号传导主要通过SMAD蛋白激活实现。具体而言，TGF-β受体I（TGFβRI）的激活触发SMAD2/3的磷酸化，与SMAD4形成复合物并转运到细胞核以调节基因转录。最新研究表明，PDAC的进展是由SMAD3在细胞外基质中的募集增强所驱动的，从而持续激活TGF-β信号传导。除了典型的SMAD依赖性信号传导外，TGF-β还激活非典型的信号通路，如丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联反应。值得注意的是，TGF-β诱导的MAPK信号传导显著增加细胞质磷脂酶A2（cPLA2）的磷酸化，产生大量的花生四烯酸（AA）——一种促炎前列腺素的前体。这一途径不仅驱动代谢重编程，还对抗TGF-β介导的细胞凋亡。

使用GEPIA2平台进行分析发现，PDAC中FMOD显著上调，同时关键信号通路（TGF-β/MAPK、EGFR/PI3K/Akt）和花生四烯酸代谢酶也发生紊乱。然而，此前没有研究将FMOD与胰腺癌直接联系起来。基于FMOD在PDAC中的过表达及其与信号通路的相互作用，我们假设FMOD通过两种机制促进PDAC的进展：激活关键信号级联反应和重新编程细胞代谢。体外实验表明，调节FMOD表达可正向调控PDAC细胞的增殖、迁移、侵袭和抗凋亡能力。FMOD上调TGF-β/SMAD2/3和EGFR/PI3K/Akt/mTOR信号通路，而其沉默则减弱了这些通路的磷酸化，表明FMOD至少部分通过这些致癌级联反应促进PDAC进展。体内异种移植模型证实FMOD促进肿瘤生长，血清代谢组学分析显示花生四烯酸代谢发生显著改变。据我们所知，这是首次全面研究FMOD作为PDAC发病机制的关键驱动因素，通过双重和协同机制发挥作用：（i）激活TGF-β/SMAD2/3和EGFR/PI3K/Akt/mTOR信号通路；（ii）将花生四烯酸代谢重新编程为前列腺素生物合成。这些发现不仅填补了FMOD在PDAC中的作用和分子机制的研究空白，还确立了其作为关键生物标志物和潜在治疗靶点的地位。此类靶向方法为PDAC的管理提供了新的途径，可能最终改善患者预后。

**基因表达分析**
使用GEPIA2平台（版本2，http://gepia2.cancer-pku.cn/#analysis）分析基因表达模式。通过GTEx数据库评估肿瘤组织与邻近正常组织之间的差异表达，阈值设为|log2FC| > 1且p值<0.05。此外，基于TCGA数据，通过“表达分析 - 盒形图”模块评估了不同病理阶段（I–IV）的FMOD表达情况。生成小提琴图以描绘ELISA上清液中PGE2水平的表达趋势。使用Human PGE2 ELISA Kit（JYM0701Hu，武汉基因美生物技术）定量细胞培养上清液中的PGE2水平。PDAC细胞转染siFMOD或FMOD质粒24小时后，收集培养基，离心并按照试剂盒方案（双抗体夹心法）进行检测。通过标准曲线计算450 nm处的吸光度以确定浓度。结果以相对于总蛋白的平均浓度或倍数变化表示。

**FMOD在胰腺癌组织中的过表达**
为了评估FMOD的潜在致癌作用，我们分析了GEPIA2数据库的数据。与正常对照组相比，PDAC样本中的FMOD显著上调（p < 0.05）（图1A）。其表达水平与更晚期的疾病阶段呈正相关（p = 0.0177）（图1B）。此外，GEPIA分析显示，高水平的FMOD与PAAD患者的不良预后相关（图S1A–B）。TMA结果进一步证实了FMOD表达与不良预后相关。

**讨论**
与其他许多癌症不同，PDAC的特点是ECM沉积显著增加，占肿瘤体积的约90%。PDAC治疗的缓慢进展很大程度上归因于过量的ECM沉积，因为许多研究强调了其对肿瘤进展和治疗抵抗的贡献。FMOD作为ECM的重要组成部分，通过与基质分子的相互作用促进ECM重塑，从而影响生物学过程。

**作者贡献**
王欣：数据整理、正式分析、研究设计、方法学、初稿撰写。
刘超：概念构思、项目监督、资金获取。
张琦：数据整理、正式分析、研究。
任毅：数据整理、软件使用。
范坤正：数据整理、软件使用。
张云涛：项目监督、资金获取。
高慧杰：概念构思、项目监督、项目管理、审稿与编辑、资金获取。

**伦理批准**
本研究获得了济宁医学院伦理委员会的批准（伦理编号：JNMC-2025-DW-159）。所有动物实验均获得了动物伦理委员会的批准。

**利益声明**
作者声明无利益冲突。

**数据可用性声明**
我们将审查任何请求并提供数据供研究者使用。

**致谢**
作者感谢所有审稿人和北京生物标志物技术有限公司的技术支持。本研究得到了国家自然科学基金[NO.81772920]、山东省自然科学基金[NO.ZR2024MH243]、济宁医学院高水平科研项目培育计划[NO.JYGC2022KJ006和NO.JYGC2023KJ009]以及济宁医学院院士工作站研究基金（JYHL2025KY04）的支持。