尿路上皮标志物UPK2揭示具有独特分子与组织学特征的侵袭性结直肠癌

《British Journal of Cancer》：Urothelium marker UPK2 identifies aggressive colorectal cancers with distinct molecular and histological features

本刊推荐：为明确尿斑蛋白2(UPK2)在结直肠癌(CRC)中的预后价值及其分子特征，研究人员对三个独立队列（共2318例）进行了多组学分析。结果发现UPK2在约12%的CRC中表达，与晚期分期、淋巴血管侵犯、肿瘤出芽及微乳头状生长等侵袭性特征显著相关，且是独立的预后不良因素（队列2：HR 2.31）。UPK2阳性肿瘤表现出CD3+T细胞等免疫细胞浸润减少、TP53突变富集、CMS4亚型及角化/鳞状分化相关基因（如KRT17）上调。该研究为CRC精准分型及靶向治疗开发提供了新视角。

　　

在全球范围内，结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）是癌症相关死亡的第二大原因，其治疗策略和预后评估高度依赖于肿瘤的分期、错配修复（Mismatch Repair, MMR）状态以及肿瘤形态学特征。尽管分子分型已经为精准肿瘤学带来了变革，例如针对血管内皮生长因子A（VEGF-A）和表皮生长因子受体（EGFR）的单克隆抗体疗法，但CRC依然具有显著的异质性，约20%的患者在初诊时已发生转移。因此，识别新的、能够更精细划分CRC亚群并预测其临床行为的生物标志物，对于改善患者预后至关重要。

近年来，研究人员在探索罕见的侵袭性CRC亚型——微乳头状癌时，意外地发现了一个有趣的现象：一部分肿瘤表达了尿斑蛋白2（Uroplakin-2, UPK2）。UPK2本是尿路上皮癌的一个相对特异性的免疫组织化学标志物，常用于鉴别肿瘤的原发部位。它在CRC中的出现，其背后的生物学意义和临床价值完全是一个未知领域。这引发了研究人员的强烈兴趣：UPK2在CRC中是否普遍存在？它是否预示着某种独特的、具有共同生物学特征的CRC亚型？表达UPK2的CRC患者预后如何？为了回答这些问题，由Ville K. Aijala和Juha P. V?yrynen等人领导的研究团队开展了一项大规模、多中心的研究，成果发表于《British Journal of Cancer》。

为了全面揭示UPK2阳性CRC的真相，研究人员整合了来自芬兰两家医院的1851例手术切除的CRC样本（队列1和队列2），并利用癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas, TCGA）数据库中的467例CRC数据进行分子层面的深入挖掘。研究采用了多种关键技术方法：通过免疫组织化学（Immunohistochemistry, IHC）和RNA原位杂交（RNA in situ hybridization）在组织微阵列（Tissue Microarray, TMA）上验证UPK2的表达；利用多重免疫组织化学（Multiplex immunohistochemistry）和数字图像分析精确量化肿瘤微环境中的各类免疫细胞；结合TCGA的基因组、转录组和临床数据进行生物信息学分析，包括共识分子分型（Consensus Molecular Subtype, CMS）、基因集富集分析（Gene Set Enrichment Analysis, GSEA）和蛋白互作网络分析（STRING）；并采用光学基因组映射（Optical genome mapping）技术高分辨率地探查UPK2基因座（11q23.3）的染色体结构变异。

UPK2在约12%的结直肠癌中表达并与侵袭性组织学特征相关

研究人员首先在两个独立队列的1851例CRC中评估了UPK2蛋白表达。结果显示，大约12%的CRC病例存在UPK2的胞质表达，表达水平从1%到60%不等。为了确保结果的可靠性，他们通过RNA原位杂交证实了UPK2 mRNA的存在，并且两名观察者对IHC评分的评估具有高度一致性。分析发现，UPK2的表达与一系列公认的侵袭性特征显著相关，包括高级别肿瘤、更晚期的UICC分期、淋巴结和远处转移、淋巴血管侵犯、微乳头状生长模式以及高等级的肿瘤出芽。同时，UPK2阳性肿瘤绝大多数为错配修复正常（MMR proficient）的肿瘤。

UPK2表达与不良预后相关

鉴于UPK2与侵袭性特征的关联，研究人员进一步分析了其预后价值。生存分析表明，UPK2表达与较短的癌症特异性生存期（Cancer-Specific Survival, CSS）相关。在队列2的多变量分析中，即使调整了年龄、分期、MMR状态等多个预后因素后，UPK2高表达（≥5%）仍然是CSS的独立不良预后因素（风险比HR 2.31）。这表明UPK2本身可能具有重要的预后提示作用。

UPK2阳性结直肠癌表现出减弱的抗肿瘤免疫反应

为了解UPK2阳性肿瘤的免疫微环境，研究聚焦于MMR正常的肿瘤。组织学评估发现UPK2阳性CRC的淋巴细胞反应较弱。更精细的多重IHC分析揭示，与UPK2阴性肿瘤相比，UPK2阳性肿瘤的上皮内和间质区域中，CD3⁺T细胞、CD20⁺CD79A⁺B细胞、CD20^-CD79A⁺浆细胞以及M2样巨噬细胞的密度均显著降低。这一“免疫冷”表型在TCGA数据的CIBERSORT免疫细胞反卷积分析中也得到了验证。这些发现提示UPK2阳性肿瘤可能能够逃避免疫系统的监视，这或许是其侵袭性行为的原因之一。

UPK2阳性结直肠癌具有独特的分子特征：TP53突变、上皮-间质转化(EMT)和鳞状分化

分子机制探索是本研究的核心。光学基因组映射发现，33%的UPK2阳性肿瘤在11q23.3位点存在拷贝数增益，而阴性肿瘤中这一比例仅为4.3%。在TCGA队列中，UPK2阳性CRC更常携带TP53突变（79% vs 60%），而BRAF V600E突变则较少见。更重要的是，CMS分型显示UPK2阳性肿瘤高度富集于CMS4亚型（58%），该亚型以活跃的上皮-间质转化和不良预后著称。基因集富集分析进一步揭示了UPK2阳性肿瘤的独特基因表达谱：它们显著富集于与角化、胶原代谢过程、细胞外基质脱离等相关的通路，而负向富集于胃肠道上皮维持等通路。差异表达基因包括KRT17, KRT6A, DSG3等角化和鳞状分化相关基因。研究人员通过IHC在独立队列中验证了L1CAM, MUC16(CA125), DSG3和KRT17在UPK2阳性肿瘤中的表达上调。蛋白互作网络分析也显示UPK2与角蛋白家族成员存在关联。这些证据共同描绘了一幅图景：UPK2标志着一类具有基底样/鳞状分化特征的、侵袭性强的CRC亚群。

结论与意义

本研究通过整合多组学数据和大规模临床队列，首次系统性地阐明UPK2在结直肠癌中作为一个新型预后生物标志物的重要性。UPK2阳性定义了一个约占CRC总数12%的独特亚群，该亚群具有鲜明的临床病理特征（侵袭性强、预后差）、免疫学特征（“免疫冷”微环境）和分子特征（TP53突变、CMS4亚型、角化/鳞状分化基因签名）。这些发现极大地深化了我们对CRC异质性的理解。从临床角度看，UPK2有潜力用于识别高风险的患者，特别是那些II期、可能需要更积极辅助治疗的患者。从生物学角度看，该研究提示CRC中可能存在一个以前未被充分认识的、具有基底样/鳞状分化特征的CMS4亚组，这为后续的机制研究（例如UPK2是否直接驱动侵袭性表型）和靶向治疗开发（例如针对该亚群特有的脆弱性）开辟了新的方向。尽管UPK2目前并非治疗靶点，但此项研究为未来在精准医学框架下探索针对这一高危CRC亚群的个性化治疗策略奠定了坚实的基础。