PKM2：肿瘤治疗新靶点，解锁化疗耐药新密码

肿瘤治疗面临诸多难题，为探究丙酮酸激酶 M2（PKM2）在肿瘤中的作用，研究人员开展了泛癌分析。结果发现 PKM2 在多数肿瘤中高表达，与不良预后相关，还可调节自噬影响化疗敏感性。该研究为解决肿瘤化疗耐药提供了新方向。

　　癌症，这个可怕的 “杀手”，长期威胁着人类的生命健康。尽管医学在不断进步，癌症治疗手段日益丰富，但整体治疗效果仍不尽如人意。肿瘤代谢重编程是癌细胞的显著特征，其中有氧糖酵解增强（即 “Warburg” 效应）为癌细胞提供了生长优势。丙酮酸激酶 M2（PKM2）作为糖代谢的关键限速酶，在多种癌症中表达异常。然而，此前缺乏对 PKM2 在泛癌层面的系统研究，其功能及临床意义尚不明确。为了深入了解 PKM2 在肿瘤中的作用机制，中山大学附属第六医院的研究人员开展了一系列研究。
研究人员通过整合公共数据库数据和自有样本数据，进行了全面的生物信息学分析和实验验证。研究发现，PKM2 在多数恶性肿瘤中显著上调，高表达的 PKM2 往往与患者不良预后相关。在机制探究方面，研究人员发现 PKM2 基因启动子在部分癌症中存在低甲基化现象，且其表达与多数 RNA m⁶A 甲基化相关基因呈正相关，这表明 RNA m⁶A 甲基化可能对 PKM2 的表达调控起着重要作用。功能富集分析显示，PKM2 主要通过能量代谢相关途径以及免疫调节影响肿瘤的生长和发展，它与缺氧、糖酵解、HIF-1 信号通路、免疫系统过程和中性粒细胞介导的免疫等密切相关。在肿瘤微环境（TME）中，PKM2 与中性粒细胞和癌症相关成纤维细胞（CAFs）显著相关，可能通过影响这些细胞促进癌细胞生长和转移。此外，PKM2 与免疫检查点基因（ICPs）中的 CD274（PD-L1）、CD276、TGF-β1、VEGFA 和 HAVCR2 等在多数癌症中呈正相关，还与肿瘤突变负荷（TMB）、微卫星不稳定性（MSI）存在关联，这意味着 PKM2 可能影响癌症免疫治疗的疗效。
在关键的实验验证环节，研究人员以食管鳞状细胞癌（ESCC）为研究对象，发现抑制 PKM2 能够增加 ESCC 细胞对顺铂的化疗敏感性。进一步研究表明，PKM2 通过调节自噬诱导化疗耐药，当抑制 PKM2 时，细胞自噬增强，从而降低了细胞活力，提高了化疗敏感性。
研究人员开展研究时，运用了多种技术方法。在数据收集上，从多个公共数据库如加州大学圣克鲁兹分校 Xena、基因型 - 组织表达（GTEx）数据库、基因表达综合数据库（GEO）获取转录组数据和临床信息，同时收集了中山大学附属第六医院的样本。在分析方法上，利用生物信息学工具进行 PKM2 表达分析、预后评估、表观遗传分析、功能富集分析等，还通过实验方法，如 RT-qPCR 验证 PKM2 在不同组织中的表达差异，细胞实验检测 PKM2 对化疗敏感性的影响等。
下面详细介绍研究结果：

• PKM2 在泛癌中的表达情况：通过对 TCGA-GTEx 泛癌数据集分析，发现 PKM2 在 25 种癌症类型中表达相对增加；进一步检索 GEO 数据库及对中山大学附属第六医院样本进行 qPCR 检测，均证实 PKM2 在多数癌症组织中显著高表达。同时，利用人类蛋白质图谱（HPA）数据库，发现 PKM2 在多数癌症中蛋白表达水平也显著升高，且主要定位于癌细胞细胞质。
• PKM2 与患者预后的关系：运用 Kaplan-Meier 和单因素 Cox 回归分析评估 PKM2 的预后意义，结果表明 PKM2 是多数恶性肿瘤患者总生存期（OS）、无进展生存期（PFI）和疾病特异性生存期（DSS）的危险因素，即高表达 PKM2 的患者预后较差。
• PKM2 的表观遗传分析：借助 UALCAN 数据库分析发现，PKM2 基因启动子在部分癌症中甲基化水平降低；研究还发现多数 m⁶A 甲基化相关基因与 PKM2 表达呈正相关，提示 RNA m⁶A 甲基化对 PKM2 的表观遗传修饰至关重要。
• PKM2 的功能富集分析：利用 GEPIA2.0 数据库筛选 PKM2 共表达基因并进行功能富集分析，结果显示其主要参与免疫调节、糖代谢、缺氧应答等过程。以肺腺癌（LUAD）为例进行基因集富集分析（GSEA），也得到类似结果。此外，通过单细胞数据库 CancerSEA 分析发现，PKM2 与缺氧、上皮 - 间质转化（EMT）、转移和血管生成密切相关。
• PKM2 与免疫细胞浸润的关系：运用 EPIC 和 MCP-counter 算法分析发现，PKM2 在多数恶性肿瘤中与 TME 中的中性粒细胞和 CAFs 呈正相关，与 CD8⁺ T 细胞的相关性在不同癌症类型中存在差异。
• PKM2 与免疫检查点基因、TMB 和 MSI 的关系：研究发现 PKM2 在多数癌症中与 CD274（PD-L1）、CD276、TGF-β1、VEGFA 和 HAVCR2 等 ICPs 基因呈正相关；与 TMB 在部分癌症中呈正相关，在另一些癌症中呈负相关；与 MSI 在部分癌症中呈正相关，在部分癌症中呈负相关，这表明 PKM2 可能与癌症免疫治疗疗效相关。
• PKM2 对 ESCC 化疗敏感性的影响：通过分析公共数据库及细胞实验发现，抑制 PKM2 可降低 ESCC 细胞对顺铂的半最大抑制浓度（IC₅₀），显著降低细胞活力和克隆形成能力，促进细胞凋亡。进一步研究表明，沉默 PKM2 可通过增加自噬提高 ESCC 化疗敏感性。

研究结论表明，PKM2 通过影响自噬调节肿瘤细胞对化疗的耐受性，为解决肿瘤化疗耐药问题提供了新的研究方向。然而，该研究也存在一定局限性，如多数结论基于生物信息学分析，PKM2 对 T 细胞耗竭的影响机制尚不清楚，其对癌症免疫治疗疗效的影响还需更多实验验证，且未充分探索 PKM2 在血液、体液等样本中的表达情况，研究信息为回顾性等。未来研究可针对这些问题进一步深入探索，有望为癌症治疗带来新的突破，为众多癌症患者带来新的希望。