Geht natürlich nicht, weil Android-Apps digital signiert sind...
Wenn Du selber eine App schreibst, erstellst du ein eigenes (selbstsigniertes) Zertifikat. Die App kannst Du selbst nutzen und auch an andere weitergeben. Du kannst die App beim Play Store einreichen. Google speichert dann auch dein Zertifikat. Alle Updates müssen mit dem selben Zertifikat signiert werden. Geht das Zertifikat verloren, sind Updates nicht mehr möglich. Eine neue Version mit neuem Zertifikat kann nur installiert werden, wenn die alte version zuvor deinstalliert wird. Wird das Zertifikat vom play-store verwaltet, dann erlaubt der play-store ein oder zweimal während der life-span einer app den wechsel des zertifikates wegen eines verlorenen zertifikats.
Wenn du eine app patchst, kannst du sie mit einem eigenen zertifikat signieren und verwenden. Ich vermute aber, dass der server prüft, ob die zugreifende app den korrekten api-key verwendet und dass djeser vom korrekten app-zertifikat abhängt.
Auf jeden fall. Und darüberhinaus tests auf play services, rooting, und neuerdings die play store attestation.