HSP47是胰腺癌中一种潜在的双细胞靶点和预后因子

       胰腺导管腺癌（PDAC）是一种致命的疾病，5年生存率只有12%。纤维化PDAC结缔组织增生是导致化疗耐药和转移的主要因素，导致预后不良。癌症相关成纤维细胞（CAFs）产生PDAC肿瘤纤维化，并已被确定为治疗靶点，以将基质重塑为更允许药物的微环境。我们发现HSP47敲除抑制PDAC细胞和CAF的体外增殖。在体内，原位PDAC肿瘤中治疗性HSP47敲低可显著减少肿瘤内纤维化和打开肿瘤内血管，而CAFs中特异性稳定的HSP47敲低还可减少PDAC肿瘤生长。我们观察到HSP47在PDAC队列中80%的患者的间质中高表达，但它仅是肿瘤腔室中较差的总生存期的预后。在3D人类PDAC外植体中进一步验证了肿瘤间室的功能相关性。我们的研究表明，HSP47在PDAC细胞和CAFs中都是一个潜在的治疗靶点，并且代表了一个干扰肿瘤胶原沉积的强大靶点。本文于2026年6月发表于Oncogene（IF=9.1）上。

技术路线：

结果：

1）HSP47在CAFs中上调，在调节胶原蛋白的产生中是必不可少的

       我们首先通过Western blot检测了HSP47在培养的人类患者来源的PDAC CAFs中的表达，发现与PDAC细胞系、MiaPaCa-2、Panc-1和AsPC-1相比，HSP47的表达明显更高（图1A）。免疫荧光染色显示HSP47在CAFs细胞质中定位（图1B）。我们检测了在CAFs中稳定敲低HSP47对胶原生成的影响。Western blot证实了hTERT永生化CAFs中使用shRNA稳定敲除HSP47（图1C）。胶原αI免疫荧光染色显示，与对照shRNA的CAFs相比，表达HSP47-shRNA的CAFs细胞内和细胞外胶原明显减少（图1D）。

2）HSP47在PDAC细胞和CAFs中的表达下调可降低其增殖

       接下来，我们评估了HSP47是否支持CAF和PDAC细胞的存活。通过Western blot证实了使用siRNA在CAF中敲低HSP47的效果（图1E）。在正常培养条件下，CAF中HSP47的敲低显著抑制了其增殖能力（图2A–C），而当存在PDAC细胞和CAF产生的细胞因子以及PDAC肿瘤微环境中存在的微环境应激因素时，这种抑制作用进一步加剧，这些因素包括PDGF（促进增殖；图2A）、TGF-β1（促进胶原蛋白生成；图2B）和tBHP（氧化应激；图2C）。同样，在MiaPaCa-2 PDAC细胞（图2D、E）和AsPC1 PDAC细胞（图2F、G）中敲低HSP47也显著降低了细胞增殖。然而，HSP47的敲低并未显著影响CAF的迁移能力（图2H）或细胞周期进程（图2I–K），尽管我们观察到与非特异性siRNA对照组相比，处于S期的细胞比例有增加的趋势（图2J）。细胞周期微阵列分析显示，CAF中HSP47的敲低还导致了pol kappa、CDK3和CDC6的下调，这可能是细胞周期进程受阻的结果（图2L）。最后，仅在CAF中敲低HSP47显著增加了与非特异性siRNA对照组相比的凋亡率（图2M）。

3）PDAC肿瘤治疗性HSP47敲除可减少肿瘤内纤维化

       为了在体内评估沉默HSP47的效果，我们使用Star 3纳米颗粒将HSP47ss-siRNA递送到PDAC小鼠肿瘤中。PDAC小鼠肿瘤是通过将MiaPaCa-2 PDAC细胞和CAFs原位植入小鼠胰腺中产生的，然后用Star 3+对照siRNA或Star 3+HSP47ss-siRNA进行治疗（图3A）。与对照组相比，用Star 3+HSP47ss-siRNA治疗PDAC小鼠肿瘤并没有抑制肿瘤生长或转移性扩散（图3B，C）。此外，αSMA的免疫组织化学染色显示，对照组和HSP47敲除肿瘤中αSMA阳性细胞数量相当（图3D）。然而，微天狼星红染色分析显示，与对照肿瘤相比，HSP47敲低的肿瘤显著减少（图3E）。这与HSP47敲除的肿瘤中开放CD31阳性血管的百分比相对于对照组增加有关（图3F），这意味着肿瘤血管系统正常化。

4）PDAC肿瘤间质室中HSP47的稳定敲除降低了肿瘤生长速度、纤维化和开放血管的增加

       为了在体内描述CAFs对治疗性HSP47敲低对PDAC肿瘤的影响的贡献，我们将MiaPaCa-2 PDAC细胞与稳定表达对照shRNA或HSP47-shRNA的永活CAFs一起原位植入宿主小鼠的胰腺。肿瘤的超声跟踪显示，相对于对照组，CAFs中HSP47的稳定敲低显著降低了肿瘤的生长速度（图4A）。然而，它不影响转移性扩散（图4B）。采用免疫组化方法对肿瘤进行αSMA检测，结果显示对照shRNA与HSP47-shRNA肿瘤间无显著差异（图4C）。重要的是，小天狼星红染色显示，与对照组相比，HSP47-shRNA肿瘤的瘤内纤维化明显减少（图4D），与我们的治疗性敲低模型结果一致。同样，CD31的免疫组织化学分析显示，相对于对照组，稳定的HSP47敲低肿瘤中开放血管的数量显著增加（图4E）。结果与低、中、高密度胶原原纤维比例的任何变化无关（图4F），这意味着这些影响纯粹与总体减少的胶原沉积有关。

5）短暂和稳定的HSP47基因敲低对体外PDAC 3D类器官生长和胶原重构的影响不同

       我们观察到，在CAF中瞬时或稳定敲低HSP47会导致第0天形成的球体明显更松散（图5A，B）。然而，仅在CAF中进行瞬时敲低，或同时在CAF和PDAC细胞中进行瞬时敲低，并未影响类器官的生长（图5A）。相比之下，在CAF中稳定敲低HSP47则显著抑制了类器官的生长（图5B），表明我们在体内观察到的差异可能源于长期敲低HSP47导致选择出那些支持肿瘤生长能力减弱的CAF。这一差异也在胶原收缩实验中得到体现，该实验用于评估CAF重塑胶原的能力（图5C）。在此条件下，稳定表达HSP47-shRNA的CAF仍能与对照组CAF一样有效地重塑胶原，而瞬时敲低HSP47则显著降低了胶原收缩能力（图5C）。

6）PDAC患者PDAC肿瘤腔室中HSP47的高表达预示着较差的总生存期

       我们评估了来自APGI ICGC和训练队列的人类PDAC组织芯片中肿瘤和间质区域HSP47基础表达水平的预后意义。结果显示，HSP47与αSMA和胶原蛋白共定位，但在正常腺泡细胞中缺失（图6A）。随后，我们通过免疫组织化学染色对人类PDAC组织芯片进行染色，并分析了肿瘤和间质区域中HSP47的表达。我们采用独立的评分标准分别对肿瘤和间质中的HSP47表达进行评分（图6B），并将其与患者的总生存期相关联（图6C–F）。结果显示，21%的患者在肿瘤区域中HSP47高表达（图6C），84%的患者在间质区域中HSP47高表达（图6D）。多变量分析表明，尽管间质中HSP47高表达与生存期无显著关联（可能由于间质^low患者数量较少），但肿瘤区域中HSP47高表达是总体生存较差的独立预后因素（图6C）。相比Tumour^lowStroma^high组，肿瘤和间质区域中HSP47的高表达显著预测患者总体生存率较差（图6E、F）。Tumour^high组患者的天狼猩红含量显著高于Tumour^low组（图6G）；虽然通过二次谐波生成检测的纤维状胶原未见显著差异（图6H），但我们发现Tumour^high组的胶原组织结构明显劣于Tumour^low组（图6I）。

7）HSP47敲除在3D人PDAC外植体模型中降低肿瘤细胞频率

       我们测试了HSP47在3D患者来源的肿瘤外植体中的功能意义（图7A）。5例HSP47肿瘤细胞高表达的患者（图7B），HSP47基因被下调后，4/5例患者的移植体间增殖（BrdU）降低，3/5例患者的α SMA阳性CAFs降低，4/4例患者的肿瘤细胞（细胞角蛋白）明显减少(图7C）。我们只观察到胶原蛋白结构的微小变化（图7D），可能是由于模型的时间框架较短，并且存在已建立的胶原蛋白网络。值得注意的是，在所有5例患者中，只有细胞角蛋白阳性PDAC细胞的变化接近显著性，鉴于患者样本数量有限，上述发现是探索性的。我们的研究结果表明，至少在一部分患者中，我们观察到与在体内模型中观察到的效果相当，并为未来扩大队列研究奠定了基础。

结论：PDAC细胞和CAFs中HSP47的敲低在两种细胞类型中都具有治疗潜力。

参考文献：

Sharbeen G, Gonzales-Aloy E, Youkhana J, Kokkinos J, Ignacio RMC, McCarroll JA, Raina AS, Kopecky C, Liu J, Mawson A, Nunez A, Boyer C, Erkan M, Goldstein D, Haghighi KS, Timpson P, Warren SC, Murphy KJ, Gill AJ, Johns AL, Chou A; Australian Pancreatic Cancer Genome Initiative (APGI); Pandzic E, Fok S, Whan R, Gebski V, Morton JP, Apte M, Phillips PA. HSP47 is a potential dual cell target and prognostic factor in pancreatic cancer. Oncogene. 2026 Aug;45(31):3165-3180. doi: 10.1038/s41388-026-03865-y.