《Neoplasia》：Inhibition of PERK signaling suppresses tumor progression and blocks GP73-GRP78-dependent stromal activation in hepatocellular carcinoma
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内质网（ER）应激促进肝细胞癌（HCC）进展，并推动促肿瘤性微环境的形成。研究人员证明，采用AMG-PERK对ER应激感受器PERK进行选择性抑制，在化学诱导的HCC模型中于早期癌变阶段给药时，可显著限制肿瘤发展。PERK抑制在体内降低了肿瘤负荷、细胞增殖和细
内质网（ER）应激促进肝细胞癌（HCC）进展，并推动促肿瘤性微环境的形成。研究人员证明，采用AMG-PERK对ER应激感受器PERK进行选择性抑制，在化学诱导的HCC模型中于早期癌变阶段给药时，可显著限制肿瘤发展。PERK抑制在体内降低了肿瘤负荷、细胞增殖和细胞活力，并在体外削弱了HCC细胞及患者来源类器官的生长。与此同时，AMG-PERK明显降低了肿瘤微环境中的基质激活、纤维化和炎症信号。机制分析提示，ER应激部分通过增加糖蛋白GP73的分泌来增强肿瘤—基质通讯，而GP73可经由GRP78依赖性信号激活肝星状细胞。阻断PERK或使用靶向GRP78的抗体均可降低星状细胞激活及促纤维化反应。单细胞RNA测序（scRNA-seq）和患者活检结果显示，PERK/EIF2AK3与GP73/GOLM1在恶性肝细胞中上调，并与较差临床结局相关。转录组分析进一步揭示，ER应激驱动包括MYC信号、上皮-间质转化（EMT）及炎症通路激活在内的致癌程序，而这些过程均可被药理学PERK抑制所影响。综上，这些发现确定了PERK信号作为HCC恶性进展及微环境重塑潜在驱动因素的作用，并确立了PERK抑制作为一种有前景的治疗策略，可在肝癌发生早期同时靶向肿瘤细胞及其与基质的相互作用。
该论文发表于《Neoplasia》，聚焦肝细胞癌（HCC）早期发生过程中内质网（ER）应激—未折叠蛋白反应（UPR）轴的致病作用，尤其是蛋白激酶RNA样ER激酶（PERK）信号在肿瘤细胞与肿瘤微环境之间的协调功能。HCC多发生于慢性肝损伤、纤维化和肝硬化背景下，临床上真正决定患者长期风险的不仅是肿瘤细胞自身的恶性转化，还包括周围基质细胞、炎症信号及纤维化生态位的持续塑造。现有研究已提示ER应激可帮助肿瘤细胞适应缺氧、营养缺乏和蛋白折叠负荷，但PERK在HCC早期癌变、基质激活及肿瘤—基质旁分泌通讯中的具体作用仍不清楚。正因如此，研究人员围绕“早期干预PERK是否能够同时抑制肿瘤生长与微环境重塑”这一问题展开研究，试图为肝硬化高危人群的预防性治疗提供依据。
研究人员首先在DEN化学诱导的小鼠HCC模型中，于早期肝癌发生阶段应用高选择性PERK抑制剂AMG-PERK44，系统评估其对肿瘤形成、组织学肿瘤负荷、细胞增殖、纤维化和炎症反应的影响；随后结合人HCC细胞系、肝星状细胞（HSC）模型及患者来源肝类器官，分析PERK抑制对细胞活力、ER应激转导及肿瘤—基质通讯的调节作用；进一步通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）、公共转录组数据库、生存分析及体外功能实验，解析GP73-GRP78依赖性信号轴在HSC激活中的作用，并考察ER应激相关转录程序与上皮-间质转化（EMT）变化。研究表明，PERK不仅参与肿瘤细胞内在的增殖和恶性信号维持，还参与促纤维化、促炎性微环境的建立；GP73可作为ER应激相关分泌因子，参与恶性肝细胞与HSC之间的通讯。该研究的重要意义在于提出了PERK抑制可同时作用于肿瘤本体与基质生态位，因而可能成为HCC早期干预和预防性治疗的重要方向。
作者采用的关键技术方法主要包括：建立DEN诱导小鼠肝癌模型并于第16周后给予AMG-PERK44干预，结合HE、Sirius Red、免疫组织化学、免疫荧光、qRT-PCR和Western blot评估肿瘤负荷、增殖、纤维化与信号分子变化；使用HepG2、Huh7、SNU449及LX-2细胞开展ER应激诱导、条件培养基刺激、重组GP73处理、GRP78阻断和迁移实验；采集5例HCC患者经超声引导获得的非肿瘤肝穿刺样本建立类器官并检测药物反应；整合GEO、TCGA、Human Protein Atlas和scAtlasLC等公共数据库进行单细胞表达、生存及通路富集分析。
在结果部分，论文首先以“Early pharmacologic PERK inhibition reduces tumor burden and proliferation in vivo and decreases cell viability in vitro”为题，说明在DEN诱导模型中，AMG-PERK处理后小鼠可见肿瘤数量减少，组织学肿瘤负荷下降，细胞核密度降低，增殖标志物Ki67和PCNA在蛋白及mRNA水平同步下调，提示早期药理学抑制PERK能够显著抑制HCC发生发展。体外结果进一步显示，AMG-PERK对HepG2、Huh7和SNU449细胞活力具有剂量依赖性抑制作用。补充实验同时证实，体内外PERK通路及相关ER应激标志物均被有效抑制，说明药效学作用明确。
第二部分“PERK inhibition remodels the tumor microenvironment in vivo and affects viability in patient-derived liver organoids”显示，PERK抑制不仅作用于肿瘤细胞，也显著影响肿瘤微环境。Sirius Red染色和Metavir评分提示胶原沉积和纤维化程度下降，Col1a1及αSMA表达降低，说明HSC激活和纤维化反应被削弱。与此同时，TNF-α、IL-6及Arginase等炎症相关指标下降，提示促肿瘤性炎症微环境得到缓解。患者来源肝类器官实验显示，50 nM AMG-PERK可在多数样本中降低活力，而ER应激诱导剂thapsigargin则总体上提高类器官活力，尽管存在患者间异质性，但方向一致，支持ER应激调控与人源肝组织病理反应之间存在相关性。公共数据集中遗传性PERK缺失的分析亦支持：在应激背景下，PERK更明显参与炎症和纤维化相关基因诱导，而非单纯改变基础稳态。
第三部分“Single-cell profiling of GOLM1/EIF2AK3 and pharmacologic inhibition of PERK signaling reveal ER-stress–responsive regulation of GP73 in HCC”重点解析GP73及PERK在HCC中的表达格局和临床关联。单细胞转录组结果显示，GOLM1和EIF2AK3主要在恶性肝细胞中升高，部分基质细胞亦有表达。TCGA生存分析表明，高GOLM1/GP73表达与较差总生存相关，人类HCC活检免疫组织化学也证实GOLM1和EIF2AK3表达升高。小鼠肝癌组织中GP73阳性面积在AMG-PERK处理后下降，HCC细胞系中thapsigargin促进GP73分泌，而AMG-PERK可阻断这一升高，说明GP73是ER应激反应性分泌蛋白，其释放受PERK信号调控。
第四部分“Tumor-conditioned signals and GP73 stimulate ER-stress and fibrotic responses in hepatic stellate cells”阐明了肿瘤—基质通讯的机制。研究人员将Huh7来源肿瘤条件培养基作用于LX-2细胞后，发现αSMA、CTGF和PERK表达升高，提示肿瘤细胞分泌因子可诱导HSC向活化、促纤维化状态转变。加入thapsigargin后αSMA信号进一步增强，而AMG-PERK或阻断细胞表面GRP78胞外N端的抗体均可将其降至接近基线。以重组GP73直接刺激LX-2细胞可复制条件培养基的主要效应，包括上调αSMA、CTGF和PERK，并增加αSMA阳性细胞及ER-Tracker信号；GRP78阻断可显著削弱这些反应。对比分析表明，无论是肿瘤条件培养基还是GP73诱导，GRP78阻断均可减少纤维化和ER应激相关基因表达。由此可见，GP73至少是肿瘤分泌信号中的重要组成部分，可通过GRP78依赖机制激活HSC，并且这一过程受PERK信号调节。
第五部分“ER-stress promotes oncogenic and EMT-related transcriptional programs that are attenuated by pharmacologic PERK inhibition”从转录程序层面说明ER应激与恶性表型的联系。GSEA、KEGG及GO分析显示，tunicamycin诱导的ER应激伴随UPR、EMT、炎症反应和MYC靶基因集富集，提示ER应激能够推动与肿瘤可塑性、侵袭性及免疫微环境改变相关的转录状态。在DEN肝癌组织中，β-catenin、MYC、Wnt2和TP53表达升高，而AMG-PERK处理后下降；vimentin等间质相关分子在体内亦减少。EMT相关基因呈现一定异质性变化，但总体趋势支持PERK抑制削弱间质化和迁移潜能。体外方面，AMG-PERK降低了部分细胞系的EpCAM表达，并在SNU449划痕实验中减缓创面闭合，说明肿瘤细胞运动能力受抑。综合来看，ER应激可促进致癌信号和EMT样程序，而PERK抑制能够部分逆转这一过程。
讨论部分强调，ER应激已被视为肿瘤生物学的重要标志之一，PERK作为UPR核心感受器，不仅支持肿瘤细胞在不利环境中的存活和增殖，也参与肿瘤微环境的塑造。该研究的主要贡献在于将PERK的作用从肿瘤细胞内在适应扩展到肿瘤—基质互作层面，证明早期药理学抑制PERK可同时降低肿瘤负荷、细胞增殖、纤维化和炎症反应，并干预EMT及MYC等致癌转录程序。研究还指出，GP73可作为ER应激诱导的分泌性介质，经GRP78依赖方式激活HSC，从而为解释HCC中恶性肝细胞如何塑造促肿瘤基质提供了具体线索。作者同时谨慎指出，现有结果虽支持GP73-GRP78轴参与HSC激活，但尚不能据此证明该通路在体内对肿瘤进展具有必需性，且条件培养基中可能还存在其他GRP78配体共同参与作用。
研究结论部分可译为：综上所述，研究结果表明，ER应激信号，尤其是经由PERK的信号传导，促进了早期肝癌发生的多种关键特征，包括肿瘤生长、基质激活、炎症信号，以及与EMT和增殖相关的转录程序。GP73表现为一种由ER应激介导的分泌因子，能够激活肝星状细胞。重要的是，在早期癌变阶段对PERK进行药理学抑制，可同时影响肿瘤细胞内在过程和微环境过程，从而支持将PERK靶向治疗作为肝硬化高风险患者预防HCC的一种潜在治疗策略。
