摘要：胰腺导管腺癌（PDAC）素有“癌中之王”的称号，是胰腺癌最常见、最具侵袭性的病理类型，具有恶性程度高、进展迅速、预后极差等特点。上皮-间质转化（EMT）是其肿瘤细胞获得侵袭性、产生耐药性并导致不良预后的核心驱动因素。

胰腺导管腺癌（PDAC）素有“癌中之王”的称号，是胰腺癌最常见、最具侵袭性的病理类型，具有恶性程度高、进展迅速、预后极差等特点。上皮-间质转化（EMT）是其肿瘤细胞获得侵袭性、产生耐药性并导致不良预后的核心驱动因素。

尽管已有研究发现间质型PDAC细胞分泌的GREM1可通过抑制BMP活性维持上皮细胞状态，为细胞命运调控提供了线索，但PDAC中上皮与间质细胞亚群间完整的通讯网络、间质细胞自身命运维持的关键调控因子，以及这些机制如何影响疾病进展等核心问题仍未明晰。同时，临床缺乏有效的诊断标志物与靶向治疗策略，这严重制约了PDAC诊疗水平的提升。

近日，中山大学张常华教授团队与英国癌症研究院Axel Behrens教授合作在Nature发表了题为“SPP1 is required for maintaining mesenchymal cell fate in pancreatic cancer”的研究论文。研究发现胰腺导管腺癌（PDAC）晚期患者及PDAC小鼠模型中SPP1水平升高，高SPP1表达患者预后差且富集上皮-间质转化特征；Spp1失活会抑制PDAC肿瘤发生、消除转移，并使间质型细胞向上皮型转化。

进一步研究显示，上皮型PDAC细胞分泌的SPP1通过结合间质型细胞的CD61受体，与GREM1形成调控环路，共同决定PDAC细胞命运，提示SPP1或为PDAC诊疗的新靶点。

通过对KPCY小鼠肿瘤的免疫荧光染色观察，研究团队发现SPP1主要表达于上皮型PDAC细胞（EPCs），而在波形蛋白（VIM）阳性的间质型PDAC细胞（MPCs）中不表达。

为探究SPP1的功能，研究人员从可通过GFP荧光区分EPCs与MPCs的KPFV小鼠肿瘤中建立类器官，并利用CRISPR-Cas9技术敲除类器官中的Spp1。

结果显示，Spp1敲除后，VIM-GFP阳性的间质型PDAC细胞群体完全消失，直接证实了上皮型PDAC细胞分泌的SPP1对维持间质型PDAC细胞的关键作用。

图1. EPCs分泌SPP1，以维持间充质性胰腺导管腺癌细胞（MPCs）的细胞特性

进一步的机制研究发现，EPCs分泌的SPP1可特异性结合MPCs表面的CD61受体。这一结合会诱导MPCs中Bmp2和Greml基因的表达，而Greml作为BMP信号通路的拮抗剂，其对BMP活性的抑制又反过来为EPCs中SPP1的持续表达提供了必要条件，由此在EPCs与MPCs之间形成了相互调控的细胞间信号环路。

为验证该环路的功能，研究人员进行了进一步实验：当同时失活Greml时，此前因Spp1敲除而呈现上皮表型的PDAC细胞可恢复为完全的间质型；而当Greml呈杂合性缺失且同时敲除Spp1时，PDAC细胞的组织学表型则可恢复为野生型。

这些结果明确证实了SPP1与CD61受体结合及后续与Greml形成的调控环路在维持MPCs细胞命运中的关键作用。

图2. CD61是维持间充质性胰腺导管腺癌细胞（MPCs）细胞特性所必需的分子

为明确SPP1在PDAC发生发展及转移中的作用，研究团队分析了公共数据库的单细胞测序数据，发现高SPP1表达的PDAC细胞群中，与上皮-间质转化（EMT）相关的特征基因水平显著高于低SPP1表达细胞群。

同时，对644例PDAC患者的公开转录组数据进行分析，观察到高SPP1表达患者的EMT特征基因集显著富集，且这类患者的预后明显差于低SPP1表达患者。

在PDAC动物模型研究中，研究人员发现Spp1失活可显著抑制小鼠PDAC模型的肿瘤发生过程，并且完全消除了肿瘤转移的形成，进一步证实了SPP1在PDAC发生发展及转移中发挥的关键作用。

图3. 敲除Spp1（分泌型磷蛋白1基因）可抑制胰腺导管腺癌（PDAC）的发生发展与转移形成

研究人员针对SPP1维持间质型PDAC细胞（MPCs）命运的分子机制展开探究，发现上皮型PDAC细胞（EPCs）分泌的SPP1可与MPCs表面的CD61受体特异性结合。

这一结合作用会激活下游信号通路，进而诱导MPCs中Bmp2基因的表达；而BMP2的表达又参与调控MPCs的生物学特性，为MPCs细胞命运的维持提供支持。

结合此前研究中发现的SPP1与CD61结合还会诱导Greml表达，且GREM1对BMP信号的抑制为EPCs中SPP1表达所必需的调控关系，进一步明确了SPP1通过CD61诱导BMP2，再协同Greml形成调控网络，共同维持MPCs细胞命运的分子机制。

图4. SPP1通过结合CD61诱导BMP2表达，进而维持MPCs的细胞命运

本研究首次揭示了SPP1在胰腺导管腺癌（PDAC）中的关键调控作用，阐明其通过结合MPCs表面CD61受体，诱导BMP2与GREM1形成调控环路，从而维持MPCs命运、促进肿瘤发生和转移的分子机制。同时，研究提示SPP1有望成为PDAC诊疗的新靶点。

这一发现不仅深化了对PDAC细胞命运调控及疾病进展机制的理解，还为PDAC的诊断标志物挖掘及靶向治疗方案开发提供了新方向。

图5 Spp1、Bmp2和Grem1维持胰腺癌细胞异质性的机制模型

VectorBuilder云舟生物为该研究提供了多种载体系统，包括：

① 慢病毒载体：用于Itgb3和SPP1基因的过表达、对照及GFP标记实验；

② piggyBac转座系统载体：pPB[Exp]-CMV>Hygro，为一款使用CMV启动子驱动潮霉素抗性基因表达的piggyBac载体，用于阳性克隆筛选；pRP[Exp]-mCherry-CAG>hyPBase则携带由CAG启动子驱动的hyPBase转座酶及mCherry荧光蛋白报告基因，用于促进piggyBac载体在基因组中的整合。

来源：将康小贴士