多组学蛋白信号网络揭示肺腺癌性别特异性治疗靶点

本研究针对肺腺癌(LUAD)中存在的显著性别差异，通过整合转录组与蛋白质组多组学数据，构建了性别特异性的激酶-转录因子信号网络。研究人员利用TCGA和CPTAC数据集，结合TIGER和PTM-SEA算法，发现NR3C1、AR、AURKA等关键分子存在性别偏向性表达和活性，并通过PRISM药物筛选平台鉴定出16种具有性别差异疗效的候选药物，包括糖皮质激素受体激动剂和极光激酶抑制剂。该研究为肺腺癌的性别个性化治疗提供了重要理论基础和临床转化方向。

　　

肺腺癌作为非小细胞肺癌中最常见的亚型，呈现出令人困惑的性别差异现象：虽然男性发病率 historically 更高，但近年来女性患者比例显著上升，且男女患者在发病率、预后和治疗反应方面都存在明显差别。女性患者对化疗通常表现出更好的应答率，而男性则可能从免疫检查点抑制剂中获得更多益处。这种差异被归因于性激素、遗传因素和免疫系统的复杂相互作用，但其深层分子机制始终是未解之谜。

传统癌症研究中，性别因素往往被忽视，大多数临床试验未能充分考量性别特异性治疗策略。随着精准医疗理念的深入，研究者们逐渐意识到，解开性别差异的分子谜团可能为肺腺癌治疗带来突破性进展。正是基于这样的背景，Chen Chen等研究团队在《Biology of Sex Differences》上发表了这项开创性研究。

研究人员采用多组学整合分析策略，主要运用了以下关键技术方法：利用TCGA-LUAD队列的转录组数据和CPTAC-LUAD队列的蛋白质组数据（包括蛋白质表达、磷酸化和乙酰化数据）；通过TIGER算法估算转录因子活性，PTM-SEA算法估算激酶活性；使用OmniPath数据库构建蛋白质相互作用网络；采用LASSO回归分析组蛋白乙酰化调控网络；最后通过PRISM药物筛选数据库验证性别特异性治疗候选药物。

多组学揭示肺腺癌性别差异景观

研究团队首先对CPTAC和TCGA数据集进行了全面的多组学分析。CPTAC数据集包含111例患者（38例女性，73例男性）的蛋白质组数据，TCGA数据集包含502例患者（269例女性，233例男性）的转录组数据。通过limma差异分析排除Y染色体基因后，他们发现不同组学层面（RNA表达、蛋白质丰度、磷酸化和乙酰化）仅共享少量性别偏向通路。

男性患者中细胞增殖相关通路特别是细胞周期通路显著富集，而女性患者则显示癌症相关信号通路（如Notch、Hippo和Wnt通路）的增强。代谢通路在女性蛋白质丰度和男性蛋白质乙酰化中呈现不同的富集模式，反映了乙酰化对代谢过程的已知抑制作用。

性别偏向蛋白信号网络的构建

研究团队运用TIGER方法推断转录因子活性，发现NFKB1和NR3C1分别是女性和患者中的关键转录因子驱动因子。NFKB1在调节免疫应答中起核心作用，而NR3C1（糖皮质激素受体）介导糖皮质激素的作用，显著影响炎症和免疫应答。

在激酶活性分析中，AURKA（极光激酶A）和MAPK14（p38α）被确定为女性和男性患者中的关键激酶。AURKA是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，对有丝分裂和细胞增殖至关重要，而MAPK14是MAPK家族的关键成员，参与肿瘤生物学中的存活、增殖、转移和治疗应答。

通过整合TCGA的转录因子活性和CPTAC的激酶活性结果，研究人员利用OmniPath蛋白质相互作用数据库构建了一个聚焦的信号网络。该网络连接了两个性别偏向激酶（AURKA和MAPK）与所有性别偏向转录因子，路径长度最多为三步。值得注意的是，网络突出了雄激素受体（AR）作为一个重要的性别偏向中间节点，与类固醇性激素在肺腺癌中的作用一致。

免疫应答与性别特异性生存结局的关联

生存分析显示，性别偏向信号蛋白显著富集于22个GO生物过程术语，其中前五个最显著的性别相关GO术语评分均与免疫相关。在女性中，“防御应答调节”和“炎症应答”等评分与更好的生存结局相关，而在男性中影响不显著。

进一步分析发现CD4⁺初始T细胞、CD8⁺T细胞、单核细胞和M2巨噬细胞等免疫细胞亚群与性别偏向生存结局显著相关。令人惊讶的是，较高的M2巨噬细胞丰度与男性较低的风险相关，这与M2巨噬细胞在许多实体瘤中的促肿瘤作用相矛盾，提示可能存在男性特异性功能。

组蛋白乙酰化的性别特异性调控

组蛋白修饰在癌症中起着关键作用，组蛋白乙酰转移酶（HATs）和组蛋白去乙酰化酶（HDACs）的异常活性可能导致肿瘤抑制基因失活或癌基因激活。研究团队使用LASSO回归分析了HATs和HDACs与位点特异性组蛋白乙酰化水平之间的关系。

研究发现EP300（p300）与三个特异性组蛋白乙酰化位点呈正相关关系，且这种关系仅存在于女性组中，与肺腺癌中性别偏向EP300活性的报道一致。相比之下，HAT1和NCOA1与组蛋白乙酰化位点存在男性特异性的正相关关系。HDACs显示两性中都与组蛋白乙酰化水平呈负相关，但男性中HDACs与乙酰化位点的负相关关系更强，这与HDAC抑制剂在男性中可能具有更大疗效的先前报道一致。

临床可操作蛋白的性别特异性分子特征

研究人员使用PRISM药物筛选数据库寻找可能对男性和女性肺腺癌细胞系产生差异抑制效果的小分子药物。十六种针对七个蛋白质的药物在抑制男性或女性肺腺癌细胞系方面表现出统计学显著差异。

极光激酶抑制剂Danusertib在女性肺腺癌细胞系中表现出比男性细胞系更大的抑制效果，与女性中较高的AURKA活性一致。NR3C1激动剂（包括Beclomethasone和其他七种合成皮质类固醇）对女性细胞系表现出更高的敏感性，与男性具有更强NR3C1活性的模型结论一致。性类固醇激素受体（包括AR和ESR1）也被几种调节剂、激动剂和去稳定剂差异靶向。MAPK14和MAPK1抑制剂也显示出性别偏向效果。

此外，组蛋白去乙酰化酶抑制剂PCI-34,051在男性肺腺癌细胞系中表现出比女性更高的敏感性，这与组蛋白乙酰化分析的结果一致。

研究结论与讨论部分强调，这项研究通过整合转录组和蛋白质组数据，揭示了肺腺癌中的性别特异性分子机制。研究发现不仅确认了先前报道的性别偏向免疫和代谢通路，还鉴定出几个关键的性别偏向蛋白信号通路，这些通路可能贡献于性别差异并可根据性别进行更有效的靶向治疗。

值得注意的是，大量性别偏向表达基因位于X染色体上。在差异表达的611个基因中，57个来自X染色体，包括与肺腺癌进展相关的几个基因：XIST（长链非编码RNA）、JPX（促进肺癌细胞生长的调节因子）、DDX3X（RNA解旋酶）、PRKX和MAGEA3。类似地，26个差异表达蛋白质中有8个来自X染色体，包括KDM6A（组蛋白去甲基酶）、ZFX（锌指转录激活因子）、BMX（酪氨酸激酶）、EIF1AX和SYAP1。

尽管许多单组学分析已经发现肺腺癌中的性别偏向通路和X染色体富集的差异，但这些研究很少阐明疾病风险或临床结局中的性别偏见。相比之下，分析转录因子-基因调控网络变化的研究发现了其他方法（包括差异表达或共表达分析）未发现的有意义差异。

该研究的局限性包括蛋白质组数据的稀疏性，许多已知在癌症中起作用的蛋白质测量值缺失；使用OmniPath PPI网络而非肺腺癌特异性（或个体特异性）PPI网络；尽管对年龄、种族、吸烟史和肿瘤分期等协变量进行了调整，但分析可能仍受细胞和遗传异质性或其他未观察到的临床表型和风险因素的影响；由于TCGA-LUAD癌旁正常样本量有限且缺乏像GTEx肺这样的“正常”队列，无法建立健康肺组织性别差异的基线比较。

这项研究展示了整合转录组和蛋白质组数据以揭示肺腺癌性别特异性分子机制的变革潜力。通过将激酶-TF信号网络与药物筛选相结合，研究人员确定了男性和女性之间不同的可操作通路和疗法，为个性化医疗提供了途径。未来的研究应专注于开发肺腺癌特异性相互作用网络，并纳入激素和环境数据以完善这些发现。这种方法可以扩展到其他已知存在性别差异的癌症，提高治疗精确度，并解决癌症研究中历史上对性别差异的忽视。