胰腺导管腺癌患者来源异种移植模型在连续传代中的代谢组-转录组-蛋白质组适应性研究

本研究针对胰腺导管腺癌(PDAC)患者来源异种移植(PDX)模型在连续传代过程中的分子特征变化问题，通过整合代谢组学(1H NMR)、转录组学(RNA-seq)和蛋白质组学(4D-DIA)技术，系统揭示了PDX模型在氨基酸代谢、MAPK信号通路和DNA修复等关键生物学过程中的适应性改变。研究发现PDX模型能较好保留原发肿瘤特征，同时鉴定出ZDHHC20等5个跨代稳定差异蛋白，为PDAC精准治疗提供了重要模型选择依据。

　　

胰腺癌被称为"癌中之王"，其五年生存率长期徘徊在13%左右。这种恶性程度极高的肿瘤具有发病隐匿、进展迅速的特点，约80%患者确诊时已失去手术机会。更令人担忧的是，传统化疗方案对胰腺导管腺癌(PDAC)的疗效有限，而基于细胞系或基因工程小鼠模型(GEMM)开发的药物，在临床试验中的转化成功率不足三分之一。造成这种困境的核心原因在于现有模型难以真实模拟人类胰腺癌复杂的肿瘤微环境(TME)和代谢特征。

为突破这一瓶颈，福建医科大学附属协和医院的研究团队在《Journal of Translational Medicine》发表了一项开创性研究。该团队建立了33例PDAC患者来源异种移植(PDX)模型，创新性地采用多组学联用策略，首次系统揭示了PDX模型在连续传代过程中的代谢组-转录组-蛋白质组适应性变化规律。研究发现，虽然PDX模型会随传代出现一定程度的分子漂变，但仍能较好保留原发肿瘤的关键特征，特别是鉴定出5个跨代稳定的差异表达蛋白，为PDAC精准医疗提供了重要的临床前模型选择标准。

研究主要采用四项关键技术：1)基于¹H NMR的代谢组学分析43例PDAC患者和40例良性对照组织；2)建立33例PDX模型并进行三代连续传代(P1-P3)；3)RNA-seq转录组分析不同代次模型；4)4D-DIA定量蛋白质组技术检测差异表达蛋白。所有实验均通过福建医科大学伦理委员会审批，患者组织来源于2015-2018年手术标本。

【代谢特征保持与演变】通过核磁共振氢谱(¹H NMR)分析发现，PDX模型与原发肿瘤在氨基酸代谢方面高度相似，均显示谷氨酰胺和天冬氨酸水平异常。但传代过程中出现渐进性变化：PDX-2和PDX-3代模型在氨酰-tRNA生物合成及甘氨酸/丝氨酸代谢通路出现显著紊乱。Mantel检验证实，PDX-2代对胆碱、谷氨酰胺等代谢物的影响尤为显著。

【转录组动态变化】RNA-seq数据显示差异表达基因(DEGs)数量随传代递增：PDX-1代有325个DEGs，至PDX-3代增至487个。关键发现包括：1)MAPK和AMPK信号通路持续激活；2)钾离子通道相关基因跨代表达上调；3)免疫相关通路表达逐渐减弱。值得注意的是，59个核心基因在三代模型中稳定表达，证实了PDX模型的遗传稳定性。

【蛋白质组特征】4D-DIA质谱鉴定出5个跨代一致的差异蛋白：ZDHHC20(棕榈酰转移酶)、ZNF644(转录因子)、GNL2(核仁蛋白)、PDGFRB(血小板衍生生长因子受体)和INO80E(DNA修复蛋白)。其中ZDHHC20通过调控YTHDF3棕榈酰化促进MYC蛋白稳定，可能是PDAC治疗新靶点。

【分子网络模块】基因-蛋白质互作网络分析揭示四个核心功能模块：1)蛋白质泛素化降解与DNA修复；2)核糖体生物合成；3)RNA加工与细胞周期调控；4)TNF-α/NF-κB炎症信号通路。这些模块的发现为理解PDX模型的适应性机制提供了系统视角。

该研究首次从多组学角度阐明了PDAC的PDX模型在传代过程中的分子演变规律，具有三重重要意义：首先，证实PDX模型在代谢特征和信号通路方面具有较好的稳定性，支持其作为药物筛选的可靠平台；其次，发现的跨代稳定差异蛋白如ZDHHC20，为PDAC治疗提供了新靶点；最后，研究建立的分子特征谱可作为PDX模型质量控制的生物标志物。这些发现将推动PDAC精准医疗的发展，并为其他肿瘤的PDX模型研究提供范式。

值得注意的是，研究也揭示了PDX模型的局限性：随着传代次数增加，免疫相关基因表达逐渐减弱，这可能影响免疫治疗药物的评价效果。因此作者建议，在利用PDX模型进行药物研发时，需要谨慎选择传代次数，并建议将P1-P2代作为最佳研究窗口期。这项研究为胰腺癌转化医学研究提供了重要的方法论指导和理论依据。