头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）占所有癌症诊断和死亡的4.5%，每年约有89万新发病例和45万死亡病例。尽管手术和辅助治疗有所进步，但HNSCC预后差，复发和转移率高。基质金属蛋白酶（MMPs）和去整合素金属蛋白酶（ADAMs）在HNSCC的发生发展中起关键作用，其活性受组织金属蛋白酶抑制剂（TIMPs）调控，但其具体机制尚不清楚。
近期，西交利物浦大学李明辉团队在International Journal of Biological Macromolecules上发表了题为“Membrane-anchored tissue inhibitor of matrix metalloproteinase (TIMP)-1 promotes cell death in head and neck cancer by inducing DNA damage, accumulating collagen II and disrupting cell survival mechanisms”的研究性论文 。揭示 T1 Pr 作为一种分子治疗手段，通过协调多个相互关联的机制，为侵袭性癌症，尤其是头颈部鳞状细胞癌（ HNSCC ）的治疗提供了新的希望 。拜谱生物为该研究提供了转录组、蛋白组和磷酸化修饰蛋白组检测分析服务。
展开剩余80%英文标题：Membrane-anchored tissue inhibitor of matrix metalloproteinase (TIMP)-1 promotes cell death in head and neck cancer by inducing DNA damage, accumulating collagen II and disrupting cell survival mechanisms（International Journal of Biological Macromolecules IF:8.5）
中文标题：基质金属蛋白酶（TIMP）-1的膜锚定组织抑制剂通过诱导DNA损伤、积累胶原蛋白II和破坏细胞存活机制来促进头颈癌的细胞死亡
客户单位：西交利物浦大学
研究材料：肿瘤细胞
拜谱提供技术：转录组、蛋白组、磷酸化修饰蛋白组
技术路线：
研究结果
1.T1Pr通过蓄积II型胶原蛋白在体内发挥抗肿瘤作用
本研究使用分子工程手段改造出一种新型糖基磷脂酰肌醇（GPI）锚定（TIMP-1）抑制剂T1Pr，其展现了显著的MMPs和ADAMs抑制活性。研究团队在CAL27细胞系及NSG小鼠模型中系统评估了T1Pr的体内外抗肿瘤效果，结果显示T1Pr可显著抑制肿瘤生长，使肿瘤重量减少达66%（图1C）。进一步结合免疫组学分析发现，T1Pr主要通过调控肿瘤微环境及重塑细胞外基质发挥抗肿瘤作用，而非依赖免疫检查点抑制或细胞因子通路（图1D-G）。
图1 T1Pr通过促进II型胶原蛋白的积累来抑制CAL27肿瘤在体内的生长
2.T1Pr引起广泛基因表达变化
研究团队进一步从基因和蛋白表达水平上探究T1Pr抗肿瘤作用机制，转录组学结果表明，T1Pr显著影响细胞外基质重塑（图2A-D），通过抑制细胞外基质降解酶活性和促进胶原沉积（图2F-I），阻断肿瘤生长信号从而在体内发挥对CAL27细胞增殖的抑制作用。
图2 T1Pr调控参与细胞稳态的基因表达
3.T1Pr破坏CAL27癌细胞增殖稳态
研究团队通过蛋白组学分析发现，T1Pr能够调控大量与细胞增殖、凋亡和细胞外基质（ECM）重塑相关的蛋白质（图3A-F）。这些变化为CAL27细胞创造了不利环境，其特征是炎症支持减弱、结构功能受损和凋亡增加，最终导致生长和增殖受抑制（图3G）。
图3 T1Pr调节对癌细胞生长和存活相关的蛋白
4.T1Pr通过调节核转运和细胞周期途径抑制CAL27癌细胞生长
研究团队通过磷酸化修饰蛋白组学分析发现，关键细胞周期蛋白（如CDK1、CSNK2A1）磷酸化水平显著改变（图4A-G），在T1Pr组的细胞中鉴定出多个与细胞周期相关的磷酸化位点（图4H），T1Pr对维持细胞稳态和增殖至关重要的多重激酶网络进行了广泛重塑（图4L）。
图4 T1Pr重塑CAL27细胞稳态
文章小结
本研究通过转录组、蛋白组、磷酸化修饰蛋白组等多组学整合分析及体内外功能实验证明，膜锚定的TIMP-1突变体T1Pr可通过诱导DNA损伤、促进胶原蛋白II积累及干扰核内信号转导，协同诱导头颈鳞癌细胞凋亡（图5），展现出潜在的精准抗肿瘤治疗价值。
图5 T1Pr抗HNSCC细胞作用机制
拜谱小结
本研究表明T1Pr作为一种有前景的分子治疗手段，特别适用于侵袭性癌症，尤其是头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）的治疗。拜谱生物为其提供了转录组学、蛋白组学和磷酸化修饰蛋白组学检测分析服务。拜谱生物建立了完善成熟的转录组学、蛋白组学、修饰蛋白组学、代谢组学以及多组学联合产品技术服务，助力发表高分文献，欢迎致电咨询！
参考文献：
Zhang P, Gao Y, Tao R, et al. Membrane-anchored tissue inhibitor of matrix metalloproteinase (TIMP)-1 promotes cell death in head and neck cancer by inducing DNA damage, accumulating collagen II and disrupting cell survival mechanisms. Int J Biol Macromol. 2025;310(Pt 4):143558. doi:10.1016/j.ijbiomac.2025.143558
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