Nature主刊重磅！中山七院张常华团队：血浆蛋白质组学驱动的胰腺癌进展关键调控蛋白发现与机制解析

9月24日，中山大学附属第七医院张常华教授团队与英国癌症研究院Axel Behrens院士团队联合在《Nature》（IF=48.5）上发表了题为“SPP1 is required for maintaining mesenchymal cell fate in pancreatic cancer.”的重磅成果。该研究通过针对不同时期PDAC患者的血浆蛋白质组学检测筛选出关键差异蛋白骨桥蛋白SPP1，并通过一系列的实验研究揭示了SPP1与GREM1共同决定胰腺癌细胞命运的分子机制，为胰腺癌的治疗提供了新的潜在靶点。

1. 通过血浆蛋白质组学成功筛选出具有机制研究价值的关键蛋白SPP1；

2. 采用多层次研究方法，结合蛋白质组学、单细胞测序、类器官模型和多种小鼠模型，为研究PDAC提供了全面的视角；

3. 首次揭示了SPP1作为EPC和MPC之间信号传导的关键介质对维持MPC命运和促进PDAC发展的重要作用，提出了由SPP1、BMP2和GREM1组成的调控环路；

4. 通过动物模型揭示靶向SPP1或该调控环路中的其他分子可能成为PDAC治疗的新策略。

血浆蛋白质组学、转录组学、单细胞转录组学

26例胰腺导管腺癌（PDAC）患者血浆样本，包含14例早期（I期或II期）和12例晚期（III期或IV期）。

• 使用KPCY小鼠模型（常用的PDAC小鼠模型）比较SPP1血浆水平与野生型小鼠的差异。

• 通过小鼠模型模拟不同基因型组合和SPP1表达水平，深入探究SPP1在胰腺癌发展、转移以及上皮-间质转化中的作用机制，并验证了SPP1作为潜在治疗靶点的可行性。

使用小鼠胰腺肿瘤和PDAC患者手术切除组织建立类器官模型，用于研究SPP1的功能。

一、初步筛选：SPP1在晚期胰腺癌中显著高表达

为寻找与PDAC进展相关的关键分子，该研究通过对早期（I/II期）与晚期（III/IV期）患者血浆进行液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）蛋白质组学分析，发现分泌蛋白SPP1在晚期患者血浆中显著上调。类似地，胰腺癌KPCY小鼠模型的血浆ELISA检测结果也支持SPP1相较于野生型小鼠的高表达。

进一步地，该研究通过对公共数据库中的单细胞测序（scRNA-seq）和转录组数据进行基因集富集分析（GSEA）和生存分析，发现高表达SPP1的PDAC细胞群体显著富集上皮-间质转化（EMT）特征，且SPP1高表达的PDAC患者总生存期更短。

这些结果表明SPP1表达水平与胰腺癌进展密切相关，提示其可能在疾病发展中发挥重要作用。

二、功能验证：SPP1是维持肿瘤间质细胞命运的决定性因子

为确认SPP1的生物学功能，研究在多种模型中进行功能获得与缺失实验。通过CRISPR-Cas9技术在类器官和小鼠模型中敲除Spp1，发现间质细胞标志物表达急剧下降、上皮标志物上升，肿瘤转移能力被完全抑制。相反，过表达SPP1则诱导间质分化。这些结果表明上皮细胞分泌的SPP1是维持肿瘤内间质细胞命运不可或缺的因子。

图1 EPCs通过分泌SPP1维持MPC的特性

三、机制解析：SPP1–CD61–BMP2–GREM1构成调控细胞命运的双向环路

分泌蛋白往往通过与细胞表面特异性受体结合启动下游信号发挥功能。为深入探索SPP1的下游作用机制，该研究通过免疫共定位、基因敲除及RNA-seq分析，证实SPP1通过结合间质细胞表面的CD61（Itgb3）受体发挥作用。染色质免疫沉淀（ChIP）和抑制剂实验证明，SPP1-CD61信号激活NF-κB通路，并促使转录因子RelA直接结合至Bmp2启动子驱动其转录。BMP2可诱导其下游靶基因ld1、ld2、ld3和GREM1表达，并反馈抑制SPP1表达。敲除促间质的SPP1会导致肿瘤上皮化，而同时敲除促上皮的GREM1则可逆转此表型，恢复间质特征，这证明SPP1与GREM1功能相互拮抗，并与BMP2共同构成一个精密的双向反馈环路SPP1–CD61–BMP2–GREM1，以此维持胰腺癌细胞的异质性。

图2 Spp1、Bmp2和Grem1维持胰腺癌细胞异质性的机制模型

图3 SPP1通过CD61诱导BMP2来维持MPC的命运

四、转化研究：靶向SPP1可有效抑制肿瘤生长与转移

最终，该研究评估了靶向SPP1的治疗潜力。在自发成瘤的转基因小鼠模型中，诱导性敲除Spp1或使用SPP1中和抗体进行治疗，均能显著延缓肿瘤进展、几乎完全阻断转移，并大幅延长小鼠生存期。这证明靶向SPP1是极具潜力的治疗新策略，为临床转化提供了坚实依据。

图4 Spp1的失活抑制PDAC的发展和转移

图5 Spp1抗体通过阻断MPCs诱导胰腺癌上皮分化

该研究通过血浆蛋白质组学筛选，锁定SPP1为胰腺癌恶性进展的关键调控因子，进而系统阐明了其通过CD61受体激活NF-κB-BMP2-GREM1信号轴，并与GREM1构成双向调控环路以维持肿瘤细胞异质性的新机制。该研究不仅深化了对胰腺癌细胞命运决定的理解，更通过基因敲除与抗体中和实验证明了靶向SPP1的显著治疗潜力，为从靶向异质性角度治疗胰腺癌提供了全新思路与靶点。

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参考文献：

[1] Li H, Lan L, Chen H, et al. SPP1 is required for maintaining mesenchymal cell fate in pancreatic cancer [J]. Nature, 2025.

供稿：郭昭宇

编辑：市场部