胰腺导管腺癌（PDAC）以其恶性程度高、预后极差而闻名，素有“癌王”之称。其难以早期诊断和对包括免疫治疗在内的多种疗法耐药，使得患者的五年生存率长期在低位徘徊。肿瘤微环境的复杂性和免疫抑制状态是治疗失败的关键原因。近年来，代谢重编程与肿瘤进展之间的复杂互动成为研究热点，而乳酸化（一种由乳酸添加到蛋白质赖氨酸残基上的翻译后修饰）作为这一领域的“新星”，其生物学功能及其在癌症，特别是胰腺癌中的作用，尚有许多未解之谜亟待探索。为了深入探究这一新兴修饰在胰腺癌中的具体角色，寻找新的诊疗靶点，南京大学医学院附属南京鼓楼医院的研究团队在《Translational Oncology》杂志上发表了一项研究，系统性地绘制了胰腺癌中的蛋白质乳酸化图谱，揭示了其与肿瘤免疫微环境互动的全新机制。
为了回答上述问题，研究者们整合了蛋白质组学和转录组学分析策略。在方法学上，他们首先利用内部蛋白质数据和来自TCGA-PAAD数据库（177个胰腺癌样本）及GTEx数据库（167个正常胰腺样本）的转录组数据进行差异分析和乳酸化相关基因筛选。通过一系列生物信息学工具，包括FastQC、Trimmomatic、HISAT2、STRING、Cytoscape、clusterProfiler、GSVA、GSEABase、limma等，他们完成了从数据质控、差异分析、富集分析、蛋白互作网络分析到免疫浸润评估（ssGSEA）的全流程。此外，研究还纳入了功能验证实验，通过细胞实验评估了乳酸和糖酵解抑制剂2-DG对胰腺癌细胞增殖、侵袭和迁移能力的影响。
差异分析结果
通过比较胰腺癌细胞系CFPAC-1、MIAPaCa-2与正常胰腺导管上皮细胞hTERT-HPNE，研究者鉴定了在两组比较中均发生上调和下调的差异表达蛋白。结果显示，在两组比较中有236个共同上调基因和132个共同下调基因。这些共同变化的基因在生物学功能上呈现出显著聚集，例如共同上调的基因富集在膜通透性、核苷酸生物合成等过程，而共同下调的基因则与细胞基质粘附调控、细胞骨架组装等通路相关。蛋白互作网络分析进一步识别了潜在的调控模块。
乳酸化与癌症的关联
通过将差异蛋白质组学数据与文献检索获得的329个乳酸化相关基因进行交叉分析，研究者发现11个上调的乳酸化相关蛋白和1个下调的蛋白。为了在基因层面验证，研究者整合了转录组学数据，发现仅有4个基因（COQ9、GAA、LYST和TP53）的mRNA表达趋势与其相应的蛋白质表达趋势一致，表明这4个基因可能是胰腺癌乳酸化通路中的核心成员。
核心乳酸化相关基因的诊断与临床价值
研究者评估了这四个核心基因的诊断潜力。受试者工作特征（ROC）曲线分析显示，GAA和LYST在区分胰腺癌与正常组织方面表现出优异的诊断效能，曲线下面积（AUC）均超过0.9。临床相关性分析进一步揭示，COQ9和LYST的高表达与更高的T分期（肿瘤大小/浸润深度）显著正相关，而COQ9的高表达还与N分期（淋巴结转移）和M分期（远处转移）呈正相关，提示这些基因与胰腺癌的侵袭性和进展密切相关。
核心基因的免疫调控作用
利用单样本基因集富集分析（ssGSEA），研究者评估了核心基因与16种免疫细胞浸润丰度的相关性。结果发现，LYST与绝大多数免疫细胞呈显著正相关，提示其可能是一个免疫活性相关基因。相反，COQ9与大部分免疫细胞呈显著负相关，而GAA与大部分免疫细胞无显著关联。TP53则与B细胞、肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）、Th1细胞、Tfh细胞和浆细胞样树突状细胞（pDC）呈负相关。此外，表达相关分析显示，除了COQ9，大多数核心乳酸化相关基因与多种免疫检查点分子（如PD-1、CTLA-4等）呈正相关，揭示了乳酸化修饰在调节肿瘤免疫微环境，特别是免疫检查点表达中的潜在作用。
核心基因涉及的信号通路
通过基因集富集分析（GSEA），研究者将样本依据核心基因的中位表达量分为高、低表达组。分析发现，4个核心基因的高表达组共享3个显著上调的KEGG通路，包括细胞粘附分子、蛋白酶体、I型糖尿病等。对REACTOME通路数据库的分析则识别出68个保守上调的通路，进一步表明这些核心乳酸化基因共同参与了一系列与免疫和代谢相关的生物学过程。
功能性验证：乳酸促进胰腺癌细胞恶性表型
为了在功能层面验证乳酸的作用，研究者在胰腺癌细胞系MIA PaCa-2和AsPC-1中进行体外实验。他们发现，用乳酸处理细胞可显著促进细胞的侵袭、克隆形成和迁移能力。相反，使用糖酵解抑制剂2-脱氧-D-葡萄糖（2-DG）处理则能显著抑制这些恶性生物学行为，证实了乳酸化上游代谢产物在驱动胰腺癌细胞增殖和迁移中的关键作用。
结论与讨论
综上所述，这项研究通过多组学整合分析，系统性地绘制了胰腺癌中的蛋白质乳酸化图谱，并首次明确鉴定出COQ9、GAA、LYST和TP53四个核心乳酸化相关基因。这些基因不仅在胰腺癌中特异性表达，展现出作为新型诊断生物标志物的巨大潜力（特别是GAA和LYST的AUC > 0.9），而且与疾病的临床分期和免疫微环境状态密切相关。研究揭示了乳酸化修饰是连接胰腺癌细胞代谢重编程与免疫抑制性微环境的重要桥梁。核心基因与免疫细胞浸润及免疫检查点分子的显著关联，为理解胰腺癌免疫治疗耐受机制提供了新的视角。最后，功能实验证实乳酸能促进肿瘤细胞的恶性行为，而抑制其来源（糖酵解）则可逆转此效应，这为开发靶向乳酸化通路或其上游代谢途径的新型疗法奠定了理论基础。该研究为破解胰腺癌诊疗困境，特别是改善免疫治疗效果，提供了有价值的全新靶点和理论依据。
