老靶点新机制！中国医学科学院团队用上蛋白质组+转录组，拿下一区SCI

胃癌是全球第五大常见恶性肿瘤，也是第三大致死原因。耐药性和转移导致晚期胃癌的5年生存率仅为9.4%。已有研究表明癌症干细胞（ CSCs ）和代谢重编程在癌症复发和耐药中起关键作用，前者作为主要能量来源表现出增强的糖酵解。 HSP90 作为一种分子伴侣，与肿瘤增殖、转移和干细胞特性相关，但其在调节糖酵解中的具体作用尚不清楚。 Journal of Translational Medicine 上发表的新文章通过蛋白质组、转录组和体外实验等手段，发现 HSP90 和 LMNA 通过调节 HGEO 复合物加剧胃癌化疗抗性和不良预后，并且开发了一个用于评估胃癌患者预后的 HGScore 。

数据来源： 从 GEO 数据库获取胃癌患者的转录组数据集 GSE1420、GSE29272、GSE15459 ；从人胃癌细胞系 AGS 和 HGC27 中提取蛋白质并通过质谱分析获得的蛋白质组学数据。

蛋白组分析： 使用 log2 归一化数据并基于| Fold Change | >1.2的标准交叉分析 AGS 和 HGC27 细胞系中鉴定的 DEP ；使用 StringDB、Cytoscape 和 Cytoscape 插件 MCODE 进行蛋白质网络分析。

转录组分析： 整合三个数据集数据并用 ComBat 方法去除批次效应；使用z分数标准化数据后，用R包 limma 进行差异分析。

HGScore 构建： 将每个患者的表达值减去均值并除以标准差，将 Z-score 标准化应用于每个基因的表达值。随后将各特征基因标准化表达值相加，得到特征评分。

体外实验： 包括细胞增殖、细胞毒性和克隆形成实验，以及细胞迁移和侵袭实验，评估 HSP90 对胃癌细胞行为的影响。

药物敏感性分析： 从 CGP 获得了胃癌细胞系的药物敏感性数据和表达矩阵后，使用R包 pRRophetic 进行分析。

HSP90 相关蛋白质组富含与糖酵解和细胞骨架相关的蛋白质

目的： 分析 HSP90 相关蛋白质组在胃癌中的表达情况，挖掘与糖酵解和细胞骨架相关的蛋白质。

结果：

1. 通过质谱分析，共鉴定出937个与 HSP90 相互作用的差异表达蛋白质（ DEP ），它们显著富集在分子伴侣、能量代谢和细胞骨架途径中（图1a，b）；

2. 在高 HSP90 表达组中，2197个差异表达基因（ DEG ）也显著富集在相应的能量代谢和细胞骨架途径中；

3. 使用 STRING 和 Cytoscape 分析了314种蛋白质（其 mRNA 水平也显著上调）的互作网络，识别出六个高度相关的蛋白质亚群，包括与糖酵解代谢、细胞骨架和物质运输、 DNA 复制和修复相关的蛋白质（图1d）；

4. 细胞实验表明， HSP90 过表达显著增加葡萄糖消耗和乳酸产生，而 HSP90 的敲低则产生相反的效果（图1e）；

5. HSP90 和糖酵解抑制剂的实验表明，联合药物治疗最大程度地降低了糖酵解水平，表明 HSP90 和糖酵解之间存在协同作用（图1f）；

6. 这些结果表明 HSP90 在调节糖酵解和肿瘤抗性中发挥重要作用。

图1

HSP90 调节糖酵解酶输出（ HGEO ）复合物的形成和分布

目的： 探究 HSP90 调控糖酵解的作用机制。

结果：

1. 高 HSP90 表达组中，40个核心糖酵解相关基因（ CoGRG ）中有九个基因（ GLUT1、GPI、TPI1、GAPDH、PGK1、ENO1、PKM2、PDHA1 和 LDHA ）的 mRNA 和蛋白水平显著上调（图2a）；

2. 对 HSP90 和9个 CoGRG 进行共识聚类分析,得到四个聚类（C1至C4），其中C4组（ HSP90 和 CoGRG 高表达）表现出最高的糖酵解和乳酸水平，以及最显著的恶性肿瘤特征（图2b-d）。

3. 分层分析表明，无论 CoGRG 表达水平如何，高 HSP90 表达与糖酵解活性增加和恶性特征相关，表明 HSP90 可以独立于糖酵解酶表达调节糖酵解水平（图2c，d）；

4. 免疫共沉淀实验表明， HSP90 能与 PGK1 、 PKM2、ENO1 和 LDHA 直接相互作用，形成 HGEO 复合物（图2e）；

5. 药物抑制实验表明， HSP90 抑制剂显著降低了 HSP90 与糖酵解酶的结合能力，但不影响糖酵解酶的蛋白水平，表明 HSP90 通过调节糖酵解酶的相互作用而非其丰度来影响糖酵解（图2f）

6. 荧光共定位分析显示， HSP90 与这四种糖酵解酶在细胞内共定位，特别是在细胞核中，表明 HGEO 复合物在细胞核内有区域分布（图2g，h）。

图2

HGEO 复合物反映了 GC 患者的糖酵解状态和恶性特征

目的： 探究 HGEO 复合物在胃癌患者中的表达情况及其与糖酵解状态和恶性肿瘤特征之间的关系。

结果：

1. 根据 HSP90AA1/HSP90AB1 和四种核心糖酵解酶的表达构建了一个综合评分 HGScore ，它与糖酵解和乳酸水平显著正相关，表明 HGScore 能有效反映肿瘤的糖酵解代谢状态（图3a-c）；

2. 进一步分析发现， HGScore 与增殖（ MKI67 ）、 EMT 和干性特征显著正相关，高 HGScore 组的这些恶性特征水平显著升高（图3d）；

3. 体外实验结果显示，抑制 HSP90 或糖酵解以及联合抑制可显著降低胃癌细胞的增殖、迁移、侵袭和自我更新能力，进一步表明 HGEO 复合物在维持胃癌细胞恶性特征中起关键作用（图3e-j）。

图3

HGEO 复合物是 GC 患者的独立预后因素

目的： 探究 HGEO 复合物作为 GC 患者的独立预后因素的价值，评估其与患者生存率和临床特征之间的关系。

结果：

1. 高 HGScore 组在整个队列（N=441）和临床完整队列（N=137）中均表现出显著较差的预后，表明高 HGScore 与较差的预后相关（图4b，c）。

2. 不同组织学亚型和肿瘤分期之间的 HGScore 分布也存在显著差异，肠型胃癌和III-IV期患者的 HGScore 值较高（图4a）；

3. KM 分析显示，将 HGScore 与临床因素相结合可改善 GC 患者的生存预测，尤其是在III-IV 期和弥漫性胃癌中（图4d，e）；

4. Cox 回归分析结果显，除临床分期外， HGScore 是总生存期的唯一独立预后因素（图4f）；

5. 结合所有临床因素构建的列线图预测性能良好，1年、3年和5年总体生存率方面的 AUC 值分别为0.72、0.72和0.70（图4g，h）。

图4

HGEO 复合物有助于对靶向药物和化疗药物产生耐药性

目的： 利用 CGP 数据库中的药物敏感性数据，探究 HGSCORE 与抗癌药物的反应之间的关系。

结果：

1. 火山图显示，高 HGScore 的细胞系对52种药物表现出耐药性，并且对11种药物的敏感性提高（图5a）；

2. 高 HGSCORE 的细胞系对顺铂和赛塔滨等常见化疗药物表现出耐药性，而对 HSP90 抑制剂 17AAG 和 PARP 抑制剂 Rucaparib 表现出敏感性（图5b）；

3. 生存分析显示，在转移性胃癌患者队列中，高 HGScore 与较短的无进展生存期（ TTP ）和总体生存率（ OS ）相关（图5c）；

4. 在非转移性胃癌患者队列中，高 HGScore 与辅助化疗后的无复发生存率（RFS）无显著改善相关（图5d-f）；

5. 体外实验表明， HSP90 过表达的细胞系对顺铂的耐药性增强，而 HSP90 敲低显著降低了顺铂的 IC50 ，表明抑制 HSP90 可以增强化疗敏感性（图5g）；

6. 抑制 HSP90 或糖酵解以及联合作用作用，提高了化学疗法敏感性，表明抑制 HGEO 复合物的形成可以显著增强胃癌的化学疗法敏感性（图5h）；

7. CMAP 分析显示，与 HGEO 复合物基因表达谱相关的化合物主要是 PI3K/AKT/mTOR 和 PARP 抑制剂，这些药物可能对高 HGScore 的胃癌患者具有治疗潜力。

图5

LMNA 调节核 HGEO 复合物，增强耐药性和不良预后

目的： 探究 LMNA 在调节胃癌细胞核内 HGEO 复合物中的作用，以及其对药物抗性和预后的影响。

结果：

1. 生存分析显示，在191名IV期胃癌患者中， HSOCRE_HLM 组的患者（ HGSCORE 和 LMNA 均高表达）的中位生存时间显著低于其他组，表明 LMNA 和 HGScore 具有协同效应（图6a，b）；

2. LMNA