TRAP1在泛癌分析中的关键作用及其在肝细胞癌中的实验验证：从生物信息学到功能探索

《Hormones & Cancer》：Comprehensive pan-cancer analysis of TRAP1 and its experimental validation in hepatocellular carcinoma

本研究针对TRAP1在多种癌症中作用机制不明确的问题，通过整合TCGA、GTEx等数据库开展泛癌分析，结合肝癌细胞实验验证，发现TRAP1高表达与不良预后显著相关，其敲低通过诱导ROS生成和caspase-3激活促进肝癌细胞凋亡，并抑制增殖、迁移和侵袭能力，表明TRAP1是极具潜力的肝癌治疗新靶点。

　　

癌症作为全球主要的公共卫生问题，其发病率和死亡率持续攀升，预计到2040年全球癌症病例将比2020年增加47%。面对这一严峻挑战，寻找新的预后生物标志物和治疗靶点成为癌症研究的重要方向。近年来，随着肿瘤基因组技术的快速发展，泛癌分析作为一种新兴的研究策略，通过系统比较不同肿瘤类型的基因组特征，为揭示癌症的共同规律和个体差异提供了有力工具。

在这种背景下，肿瘤坏死因子受体相关蛋白1（TRAP1）引起了研究人员的浓厚兴趣。TRAP1是热休克蛋白90（Hsp90）家族的成员，主要定位于线粒体基质，在维持细胞稳态和线粒体功能中发挥关键作用。已有研究表明，TRAP1通过调节致癌蛋白和信号网络，协调癌细胞中有氧糖酵解和氧化磷酸化（OXPHOS）之间的代谢重编程，同时还能调控细胞周期、减少活性氧（ROS）产生以抑制凋亡、增强化疗耐药性并促进肿瘤转移。然而，TRAP1在不同癌症类型中的表达模式、预后价值及免疫功能尚缺乏系统研究，且其在某些癌症中可能发挥抑癌作用，这种双重角色增加了其功能机制的复杂性。

为解决这些问题，研究人员在《Hormones》上发表了一项开创性研究，通过综合运用生物信息学分析和实验验证方法，系统阐述了TRAP1在人类癌症中的临床和分子特征。研究团队首先利用TCGA、GTEx、HPA等多个公共数据库，全面评估了TRAP1在正常组织和肿瘤组织中的表达差异、预后价值、基因变异特征、DNA甲基化状态、与免疫检查点基因的相关性以及参与的信号通路。在此基础上，选择TRAP1表达显著上调且与不良预后密切相关的肝细胞癌（HCC）作为模型，通过体外实验验证TRAP1在肿瘤恶性表型调控中的具体功能。

研究采用的主要技术方法包括：基于TCGA和GTEx等多组学数据库的泛癌生物信息学分析；利用人类蛋白图谱（HPA）进行TRAP1蛋白表达和亚细胞定位检测；通过cBioPortal分析TRAP1基因变异特征；采用shRNA慢病毒载体构建稳定敲低TRAP1的肝癌细胞系；运用Western blot和RT-qPCR验证敲低效率；通过流式细胞术、ROS检测、CCK-8、伤口愈合实验和Transwell实验分别评估TRAP1对细胞凋亡、氧化应激、增殖、迁移和侵袭的影响。

研究结果方面，TRAP1在正常组织中的表达分析显示，其在骨骼肌、舌头、肝脏、心肌和胰腺中表达较高，免疫荧光证实其主要定位于线粒体和核质。在不同肿瘤组织中的表达分析发现，TRAP1 mRNA在膀胱尿路上皮癌（BLCA）、胃腺癌（STAD）、肺腺癌（LUAD）、头颈鳞癌（HNSC）和肝细胞癌（LIHC）等15种癌症中显著上调，而在肾嫌色细胞癌（KICH）中下调。生存预后分析表明，TRAP1高表达与LIHC、BLCA、LUAD和KICH患者的总生存期缩短显著相关，但在子宫内膜癌（UCEC）、食管癌（ESCA）、直肠腺癌（READ）、结肠腺癌（COAD）、STAD、肾乳头状细胞癌（KIRP）和肾透明细胞癌（KIRC）中与预后良好相关。基因变异分析显示，TRAP1在胆管癌中的变异频率最高，其中R340C/H是常见的错义突变位点。DNA甲基化分析发现，在乳腺癌、HNSC、KIRC、KIRP、肺鳞癌（LUSC）和前列腺癌（PRAD）中，肿瘤组织的TRAP1甲基化水平显著高于正常组织。免疫相关分析表明，TRAP1表达与多数免疫检查点基因在威尔姆斯瘤（WT）、嗜铬细胞瘤和副神经节瘤（PCPG）、KICH、肾上腺皮质癌（ACC）和UCEC中呈正相关，同时与32种癌症的免疫细胞浸润呈负相关。蛋白互作和富集分析发现，TRAP1与DNAJA3、TUFM、RPUSD1、MRPS34和DCTPP1等线粒体相关蛋白显著正相关，主要参与蛋白质稳定与折叠、核糖体RNA加工、有氧呼吸等生物过程。信号通路分析显示，TRAP1在子宫内膜癌、乳腺癌、卵巢癌、结肠癌、HNSC、LUAD和LUSC中高表达，并参与mTOR和RTK-RAS-MAPK信号通路调控。

在实验验证部分，研究人员在小鼠肝癌细胞系Hepa1-6中成功敲低TRAP1后观察到，细胞内ROS水平显著升高，caspase-3活性增强，细胞凋亡率增加13.02%。同时，TRAP1敲低还显著抑制了肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力。这些结果证实了TRAP1在调控肝癌细胞恶性表型中的关键作用。

研究结论和讨论部分强调，这项研究通过系统的泛癌分析揭示了TRAP1在人类癌症中的广泛参与，并利用肝癌模型验证了其生物学功能。TRAP1通过调节氧化应激和凋亡途径影响肿瘤进展，其表达水平与患者预后和肿瘤免疫特征密切相关。特别是在肝细胞癌中，TRAP1表现出显著的致癌特性，敲低TRAP1可有效抑制肿瘤细胞的恶性行为。这些发现不仅确立了TRAP1作为有前景的泛癌生物标志物，也为其成为肝癌治疗的新靶点提供了实验依据。尽管研究存在跨物种验证的局限性，且部分癌症类型样本量有限，但这项工作为后续TRAP1靶向治疗策略的开发奠定了重要基础，对推动癌症的精准医疗具有重要意义。