增强子重编程揭示PTPRZ1在肺鳞状细胞癌中的肿瘤发生作用及MDK-PTPRZ1轴的治疗潜力

（编辑推荐）本研究通过多组学分析（ChIP-seq/RNA-seq/scATAC-seq/空间转录组）首次在59对肺鳞癌（LUSC）组织中发现3,447个肿瘤特异性增强子（SOE），揭示SOX2/TP63/KLF5/GRHL2等转录因子通过表观调控驱动受体酪氨酸磷酸酶PTPRZ1异常表达。功能验证表明PTPRZ1-MDK-PI3K通路是LUSC增殖迁移的关键靶点，为这类缺乏靶向疗法的恶性肿瘤提供了新的表观遗传干预策略。

　　

引言

肺鳞状细胞癌（LUSC）占非小细胞肺癌（NSCLC）的20-30%，与吸烟和环境致癌物密切相关。尽管已知存在NFE2L2、KEAP1等基因突变，但靶向治疗进展有限。近年研究发现，表观遗传失调（如增强子重塑）在肿瘤发生中起关键作用。本研究通过整合多组学技术，系统解析LUSC特异性增强子网络及其驱动的致癌机制。

结果

表观重塑驱动LUSC恶性转化

对109例LUSC患者的肿瘤与癌旁组织进行H3K27ac/H3K4me1 ChIP-seq分析，鉴定出3,447个肿瘤特异性增强子（SOE）和5,846个癌旁富集增强子（CDE）。SOE邻近基因显著参与上皮分化（如SOX2、TP63），而CDE关联基因多与免疫抑制相关（如T细胞活化）。Motif分析发现SOE富含SOX2、TP63、KLF5和GRHL2结合位点，ChIP-seq证实这些转录因子特异性结合SOE区域。

单细胞解析肿瘤细胞表观特征

scATAC-seq揭示SOE仅在鳞状细胞簇（高表达TP63/SOX2）中活跃。通过整合bulk与单细胞数据，筛选出122个SOE驱动基因，其中PTPRZ1（一种中枢神经系统特异性受体酪氨酸磷酸酶）表达与4个核心转录因子显著共调控。HiChIP显示PTPRZ1启动子与远端SOE（如SOE_2922/2925）存在染色质互作，CRISPRi靶向这些增强子可显著抑制PTPRZ1表达。

PTPRZ1的致癌功能验证

免疫组化显示57.8%的LUSC样本高表达PTPRZ1（癌旁仅4.7%）。体外实验表明：

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  敲除PTPRZ1使HCC95细胞增殖降低70%（CCK-8检测）

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  过表达促进H226细胞迁移（Transwell实验）

  小鼠移植瘤模型中，PTPRZ1敲除使肿瘤体积减少70%，Ki-67阳性细胞显著下降。

空间转录组锁定MDK-PTPRZ1轴

10x Visium HD空间分析发现PTPRZ1与配体midkine（MDK）在肿瘤前沿共定位。CellPhoneDB证实MDK-PTPRZ1是显著性互作对（P<0.05）。机制上，MDK通过PTPRZ1激活PI3K磷酸化，而MDK抑制剂（HY-110171）可抑制细胞生长。临床数据分析显示MDK高表达患者总生存期更差（HR=1.4, P=0.003）。

讨论

本研究首次绘制LUSC增强子全景图谱，揭示PTPRZ1-MDK-PI3K轴的表观调控机制。不同于GBM中PTPRZ1被PTN激活，LUSC中MDK是主要配体。针对该轴的干预策略（如MDK中和抗体或小分子抑制剂）或可弥补现有靶向治疗空白。未来研究可探索MDK-PTPRZ1阻断与免疫治疗的协同效应。

（注：全文数据已备份于GSE293734和HRA011029，实验方法详见原文"Experimental Section"）