肺腺癌（LUAD）是肺癌的一种常见类型，其在影像学上常表现为亚实性结节（SSNs），包括原位腺癌（AIS）、微浸润腺癌（MIA）和浸润性腺癌（IAC）。SSNs生长趋势异质性大，临床管理困难。快速进展者需手术切除，稳定者只需定期CT监测。因此，深入了解SSNs的肿瘤发生和进展机制，对于实现肺腺癌的精准临床管理至关重要。
近期，同济大学医学院附属上海肺科医院团队在期刊《Nature Communications》（IF=15.7）发表了题为“Proteogenomic characterization reveals tumorigenesis and progression of lung cancer manifested as subsolid nodules”的突破性研究，通过整合磷酸化修饰组学、糖基化修饰组学、蛋白质组学和基因组学，首次系统揭示了SSNs从癌前病变到浸润性肿瘤的分子演进机制，并提出了全新的治疗靶点！
样本信息
样本类型：66例手术切除的SSNs（17例AIS、24例MIA、25例IAC）及配对癌旁组织（NATs）。
实验技术
磷酸化修饰组学、糖基化修饰组学、定量蛋白质组学、全外显子测序（WES）
文章亮点
这项研究填补了肺腺癌癌前病变的蛋白质组学空白，首次将胆固醇代谢、内质网应激与肿瘤演进联系起来，为早期诊断和精准治疗提供了全新视角。
研究结果
一、SSNs型LUAD的多组学全景
通过对66例表现为SSNs的LUAD癌及其配对癌旁组织进行蛋白质组、磷酸化修饰组、糖基化修饰组和WES分析，系统揭示了从AIS到IAC的多组学特征。研究发现，随着肿瘤从AIS向IAC进展，其实性成分比例（CTR）逐步增加，提示侵袭性增强。WES分析显示，EGFR突变频率达51%，显著高于白人群体（15-20%），而TTN突变频率（29%）高于既往研究，可能与队列中癌前病变比例较高（62.1%）相关。多组学分析鉴定出10,255种蛋白质、27,283个磷酸化位点和12,480条糖肽，并发现糖基化修饰具有高度异质性（28%的糖蛋白含多位点修饰，47%的糖基化位点被多种聚糖修饰）。
图1 表现为亚实性结节的肺腺癌的蛋白质组学景观
二、驱动突变与多组学景观的关联研究
研究发现，EGFR突变通过顺式（cis）和反式（trans）效应显著影响蛋白质组、磷酸化修饰组和糖基化修饰组。EGFR突变不仅降低自身蛋白表达，同时增加其糖蛋白丰度（图2A,C），并显著促进PTPN11/SHP2在Y62位点的酪氨酸磷酸化（图2D）。此外，EGFR突变还调控SUSD2蛋白N494位点的糖基化修饰，导致该位点糖基化水平降低（图2C）。值得注意的是，随着肿瘤从AIS向浸润性LUAD进展，EGFR突变与PTPN11磷酸化水平升高及SUSD2糖基化水平下降显著相关（图2E），提示这些翻译后修饰可能成为阻断早期LUAD进展的潜在干预靶点。
图2 将驱动突变与蛋白质组、磷酸化修饰组、糖基化修饰组联系起来
三、基于多组学分析的SSNs型LUAD治疗干预与早期检测研究
通过对多组学数据进行非负矩阵分解（NMF）无监督聚类分析，将SSNs型肺腺癌分为三个特征性分子亚群：Cluster1与细胞外基质受体相互作用和白细胞跨内皮迁移通路，与女性患者和小肿瘤相关；Cluster2与核糖体、剪接体、溶酶体和蛋白质消化吸收相关；聚类3与富集凋亡、自噬和代谢通路，与男性患者和大肿瘤相关。
首次揭示各亚群特异的糖基化特征：Cluster1富含高甘露，Cluster2富含寡甘露糖，Cluster3富含岩藻糖，且糖苷酶表达随肿瘤进展递增。关键发现包括：
1. FGFR3 S408位点磷酸化在AIS阶段特异性激活PI3K-AKT-mTOR通路促进增殖；
2. 激酶活性预测显示，ERK1、ERBB2和CDK6等激酶在Cluster2和Cluster3中活性增强；
3. 血清标志物CA15-3（MUC1亚基）在区分LUAD于良性病变中具有较高的诊断效能（AUC=0.705）。
这些发现为SSNs型肺腺癌的分子分型、靶向治疗和早期检测提供了重要依据。
图3 肺腺癌的多组学分析用于治疗干预和早期检测
四、多组学表征揭示肺前驱病变的肿瘤发生机制
通过蛋白质组学和磷酸化修饰组学分析，发现胆固醇代谢异常是肺腺癌前驱病变（AIS阶段）的关键分子特征，其中PCSK9通过调控LDL受体降解促进肿瘤发生。PCSK9抑制剂（Tafolecimab）实验发现：PCSK9抑制剂可促进Kras-LSL-G12D小鼠肺类器官肿瘤形成，显著降低肺泡II型细胞标志物SFTPC表达，同时上调EpCAM、HMGB1和Ki-67等肿瘤相关蛋白。开滦队列10.9万男性数据显示，血清总胆固醇（TC）水平异常（<160或>240mg/dL）与肺癌风险之间存在关联，提示TC水平可能与肺癌风险增加有关，但这一结论还需要进一步的临床验证。这些发现首次揭示了胆固醇代谢紊乱在肺腺癌起始阶段的驱动作用。
图4 蛋白质基因组学特征揭示了肺癌前病变的肿瘤发生
五、内质网应激是AIS进展为IAC的标志以及LUAD的药物靶点
通过KEGG通路分析发现，与非肿瘤组织相比，肿瘤中富集了包括内质网（ER）中的蛋白处理、黏着斑、吞噬体、血小板激活以及癌症中的蛋白多糖等通路。进一步通过mFuzz聚类分析，揭示ER蛋白加工通路在肺腺癌从AIS向浸润性癌IAC进展过程中持续激活，伴随错误折叠蛋白调控因子（OS9、Bap31）表达升高及未折叠蛋白反应（UPR）相关通路（凋亡、自噬等）的级联活化。因此提出，ER中正确的蛋白折叠失调可能影响AIS到IAC的肿瘤进展，并可能成为潜在的治疗靶点。验证实验发现：PDI抑制剂CCF642通过显著增强ER应激标志物（PERK、ATF4）表达，在PDX模型（生存期延长，p<0.01）和17例患者来源类器官（PTC）中均显示剂量依赖性抑瘤效果。在体外培养的LLC细胞中，CCF642同样抑制了细胞增殖，且特异性靶向PDI家族成员Pdia3时，也观察到了强烈的抑制效果。提示靶向ER应激通路是阻断肺腺癌进展的新策略。
图5 内质网应激是AIS进展为IAC的标志和药物靶点
基于进展风险将AIS分为两个亚型：快速进展型（A1）和稳定型（A2）。通过临床验证发现，A1型肿瘤表现出显著的内质网应激特征，其PERK、ATF4和eIF2S1磷酸化水平显著高于A2型（p<0.01）。在110例ssns型肺腺癌队列中，perk高表达（>10%阳性细胞）患者术后复发率显著增加（28.1% vs 低表达组），证实ER应激可作为预测AIS进展的可靠生物标志物。CT动态监测显示A1型肿瘤体积快速增大，而A2型保持稳定，这为临床制定个体化随访策略提供了重要依据。
图6 ER应激是临床上AIS进展为IAC的标志
研究总结与展望
通过整合蛋白质组学、磷酸化蛋白质组学、糖蛋白质组学和基因组学数据，全面揭示了肺腺癌亚实性结节的蛋白质基因组学特征；
FGFR3的S408位点磷酸化在AIS中显著上调，并通过激活PI3K-AKT-mTOR通路促进肿瘤增殖；
发现胆固醇代谢异常是肺腺癌前驱病变（AIS阶段）的关键分子特征，其中PCSK9通过调控LDL受体降解促进肿瘤发生；
ER应激是AIS进展为IAC的标志以及LUAD的药物靶点，靶向ER应激通路是阻断肺腺癌进展的新策略。
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参考文献
Su H, Chen L, Wu J, et al. Proteogenomic characterization reveals tumorigenesis and progression of lung cancer manifested as subsolid nodules. Nat Commun. 2025 Mar 11;16(1):2414. doi: 10.1038/s41467-025-57364-x.
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11897189/
