食管鳞状细胞癌（ESCC）是全球常见的上消化道恶性肿瘤，其进展从食管炎（ESO）开始，经过轻度、中度、重度不典型增生（MID、MOD、SED）和原位癌（CIS）阶段，最终发展为浸润癌。当前临床策略中，低级别上皮内瘤变（LGIN，含MID和MOD）患者通常不采取手术治疗，而高级别上皮内肿瘤（HGIN，含SED和CIS）患者则需内镜黏膜切除治疗。但该策略被认为对LGIN处理不足，对HGIN处理过度，因此需要更科学的分层系统，为临床诊疗提供新的建议。
近日，上海交通大学公共卫生学院王慧/李晓光/李辰团队合作在国际知名综合性期刊Advanced Science（IF 14.1）上发表了题为“Spatio-Temporal Proteomic Landscape Reveals Early Warning Signals of Esophageal Squamous Cell Carcinoma Progression”的研究论文。研究通过基于激光捕获显微切割（LCM）技术的空间分辨蛋白质组学方法构建了ESCC进展的全面时空图谱，揭示了ESCC早期发生进展过程中的关键蛋白质变化，并发现MOD阶段可作为临床关键节点，同时提出了靶向PARP1-TP63-GBP6轴的早期干预新策略，为ESCC的早期诊断、随访监测及早期干预提供了重要科学依据。
研究结果
ESCC进展的时空蛋白质组学研究设计
研究收集了ESCC进展5个关键阶段ESO、MID、MOD、SED、ESCC的临床样本进行了时空蛋白质组学分析。通过LCM技术，从54名患者的71个活检样本中精确采集了上皮病变组织（L组）和相邻非病变组织（N组），进行空间蛋白质组学分析，以揭示ESCC进展的分子机制和早期预警生物标志物。
图1. ESCC进展的时空蛋白质组学研究设计
空间蛋白质组学解析ESCC进展中的差异图谱
空间蛋白质组数据显示，L组和N组中分别鉴定出151和155个食管特异性蛋白，L组中正常食管功能相关分子显著下调。功能分析发现，随着ESCC的进展，致癌相关通路在L组中被激活，如RNA代谢、细胞周期及上皮-间质转化等；而参与食管主要功能的蛋白质则缺失。研究通过空间蛋白质组描绘ESCC各个阶段的蛋白质谱，发现了L组和N组之间的显著差异。
图2. ESCC进展过程中L组和N组间的蛋白质组学差异
时空组学分析ESCC进展过程中的蛋白质动态变化与关键节点
文章通过Mfuzz聚类分析了L组和N组中ESCC各阶段的蛋白表达趋势。L组中，参与肿瘤发生、代谢及免疫的通路整体呈上升趋势，于MOD阶段达峰值，而食管正常功能相关通路则逐渐下调。N组趋势与L组基本相反，其翻译和免疫相关通路也在MOD阶段达到峰值。
随后，作者采用DNB分析ESCC进展的蛋白动态变化及蛋白互作，并通过iTALK分析配体-受体介导的细胞间信号。结果显示，MOD组拥有最多的阶段特异性蛋白，是ESCC从相对良性状态向恶性状态过渡的关键节点，其中上皮-间质转化（EMT）通路发挥关键作用。
图3. ESCC进展过程中的蛋白质动态变化与关键节点
preESCC阶段与eESCC阶段的蛋白质组差异
文章将ESO与MID合并为preESCC（癌前阶段），MOD、SED与ESCC合并为eESCC（癌早期阶段）。差异分析发现，eESCC中上调的蛋白质富集于RNA代谢及核糖核蛋白复合物合成，下调的蛋白质则参与氨基酸代谢和适应性免疫系统。此外，TGF‐β信号和免疫相关通路促进ESCC进展，而高表达的PARP1位于网络上游，调控下游靶点。因此，PARP1与DNA修复及EMT密切相关，是早期干预的潜在靶点。
图4. preESCC阶段与eESCC阶段的蛋白质组差异
ESCC进展的早期预警生物标志物
文章开发了机器学习模型，以识别ESCC的早期生物标志物。最终确定了七个分子特征的SVM模型，在区分eESCC与preESCC方面，以及两个独立队列中的正常和ESCC患者，都取得了良好表现（AUC = 0.956、0.930、0.903）。通过功能分析文章构建了一个包含富含细胞迁移和运动性、EMT和PI3K-Akt-mTOR信号的蛋白质的PPI网络，强调了其中EMT的关键作用。
图5. 机器学习识别ESCC的早期预警生物标志物
GBP6的作用机制以及作为早期干预靶点的潜力
接下来，文章基于特征重要性排名及HPA中食管特异性蛋白，从预警生物标志物中筛选出ESCC早期干预靶点，并锁定GBP6作为目标。细胞模型显示，GBP6过表达显著抑制食管上皮细胞恶性转化及ESCC细胞的增殖、迁移与侵袭，而敲低GBP6则促进这些过程。功能分析表明，GBP6的逐渐缺失可能通过加速细胞周期和诱导EMT促进ESCC进展。
图6. GBP6的逐渐缺失通过加速细胞周期和诱导EMT来驱动ESCC的发育
随后文章探讨了ESCC进展中GBP6逐渐缺失的原因。研究发现，PARP1在ESCC进展过程中逐渐上调，在肿瘤组织中尤为显著。体外与体内实验证实，抑制PARP1可有效逆转DNA损伤引起的GBP6缺失，从而抑制ESCC进展。而转录因子TP63是GBP6的潜在抑制因子，并参与DNA损伤相关PARP1通路的下游信号传导。综上，文章提出一条新的机制轴：抑制PARP1可下调GBP6的TP63，从而挽救GBP6表达缺失，抑制ESCC肿瘤进展。
图7. 抑制PARP1可挽救由DNA损伤引起的GBP6缺失
文章结论
本文构建了一个精确且无偏的空间蛋白质组学图谱，涵盖ESCC从ESO、MID、MOD和SED到ESCC的整个进程。首次系统性地界定了ESCC各阶段进展相关的动态蛋白质表达，揭示了食管上皮功能显著丧失及致癌通路激活。文章初步建立了ESCC进展的新分层系统和有前景的早期蛋白质预警模型，发现GBP6缺失通过调控细胞周期和激活促进ESCC进展，PARP1抑制可能通过抑制TP63挽救GBP6的渐进性缺失。文构建的图谱弥补了癌前病变进展蛋白质组学研究缺乏的关键空白，并为ESCC研究提供了宝贵的蛋白质数据。
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参考文献
Li X, Yuan J, Gao M, Liu J, Wang Q, Zhang Y, Cao M, Hu X, Yang H, Li J, Li C, Li X, Wang H. Spatio-Temporal Proteomic Landscape Reveals Early Warning Signals of Esophageal Squamous Cell Carcinoma Progression. Adv Sci (Weinh). 2026 Mar;13(16):e14343.
