结直肠癌与肺腺癌共享分子标志物HSPA6/NOTCH3/PKP2/SMAD9/GPD1L的发现及其蛋白结合功能机制研究

本研究针对结直肠癌(CRC)与肺腺癌(LUAD)共有的分子机制不明问题，通过整合TCGA/GEO数据库生物信息学分析与细胞/动物模型验证，首次鉴定出HSPA6、NOTCH3、PKP2、SMAD9和GPD1L五个跨癌种关键生物标志物。研究发现这些标志物通过蛋白结合等功能参与肿瘤进展，其中NOTCH3与自然杀伤细胞浸润显著相关，为双癌种早期诊断和靶向治疗提供新策略。论文发表于《Discover Oncology》，具有重要转化医学价值。

在全球癌症负担日益加重的背景下，结直肠癌(CRC)和肺腺癌(LUAD)作为分别位居男女性发病率前三的恶性肿瘤，其共病现象与分子关联机制逐渐引起学界关注。尽管既往研究通过孟德尔随机化分析证实两者存在遗传层面的显著关联，但能够同时服务于两种癌症早期诊断和治疗的分子靶点仍属空白。更棘手的是，这两种癌症早期症状隐匿，现有诊断方法敏感度不足，导致患者确诊时多已进展至中晚期。

为解决这一关键问题，淄博市中西医结合医院肿瘤科的研究团队开展了一项跨组学整合研究。研究人员首先通过TCGA和GEO数据库筛选出3470个CRC与LUAD共有的差异表达基因(co-DEGs)，进而结合生存分析和蛋白互作网络(PPI)鉴定出HSPA6、NOTCH3、PKP2、SMAD9和GPD1L五个核心生物标志物。这些发现不仅通过基因富集分析揭示了蛋白结合(GO:0005515)等共同功能模块，更通过构建AOM/DSS诱导的CRC小鼠模型和LLC细胞移植的LUAD模型，在转录组、蛋白组和血清学三个层面完成了实验验证。

研究主要采用四大关键技术：1)基于TCGA-CRC(383例)和TCGA-LUAD(510例)队列的差异表达分析；2)整合MaxClique等12种拓扑算法的PPI网络核心基因筛选；3)ssGSEA免疫浸润评估与GSEA通路富集；4)qRT-PCR/Western blot/ELISA三级实验验证体系。

研究结果呈现四大重要发现：

1. 分子标志物筛选：通过VENN分析获得3470个co-DEGs，K-M生存曲线显示HSPA6高表达组患者预后显著较差(HR=1.68, P<0.001)，而SMAD9低表达与不良预后相关(P<0.001)。

2. 功能机制解析：GO分析显示HSPA6和SMAD9主要富集于蛋白结合功能，NOTCH3与自然杀伤细胞浸润呈强正相关(r=0.82, P<0.0001)，提示其可能通过免疫微环境调控促进肿瘤进展。

3. 临床价值验证：多因素Cox回归证实SMAD9是CRC独立预后因子(OR=2.15, P=0.003)，而PKP2和GPD1L对LUAD预后具有预测价值(P<0.01)。

4. 实验数据支撑：在A549肺癌细胞中，NOTCH3表达较正常BEAS-2B细胞上调4.3倍(P<0.001)；CRC小鼠血清SMAD9水平较对照下降62%(P=0.002)，与生物信息学预测高度一致。

这项研究首次系统揭示了CRC与LUAD共享的分子特征谱，其中HSPA6/SMAD9通过蛋白结合功能、NOTCH3通过免疫调节网络共同驱动肿瘤发展的新机制尤为突出。特别值得注意的是，GPD1L在能量代谢重编程中的双重调控作用为开发跨癌种靶向药物提供了新思路。研究人员基于CTD数据库预测的34种CRC相关药物(如5-氟尿嘧啶)与13种LUAD靶向药(如吉非替尼)的交互网络，更为临床转化搭建了桥梁。

尽管存在血清标志物来源机制未完全阐明等局限，但该研究通过"计算预测-实验验证"的闭环研究策略，不仅为双癌种早期诊断提供了新型液体活检靶标，其发现的NOTCH3-NK细胞调控轴更为肿瘤免疫治疗开辟了新途径。这些突破性发现对改善我国CRC和LUAD患者五年生存率具有重要临床意义，相关成果已被《Discover Oncology》收录并推荐为高影响力论文。