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发现蛋白质组和靶向蛋白质组联合揭示口腔鳞癌预后诊断标志物
文章来源：genecreate
作者：genecreate
发布时间：2018-11-28 16:25
题目：Combining discovery and targeted proteomics reveals a prognostic signature in oral cancer
发现蛋白质组和靶向蛋白质组联合揭示口腔鳞癌预后诊断标志物
期刊：Nature Communications
影响因子：12.353
主要技术：Label free
研究背景
口腔鳞癌（ral squamous cell carcinoma，OSCC）是头颈部恶性肿瘤的最常见类型，表现出高患病率和发病率，OSCC不同组织区域具有特定的组织病理学和分子特征，限制了基于肿瘤-结节-转移（tumor−node –metastasis，TNM）标准的临床分期，接受标准治疗的患者OSCC复发率在18％至76％之间。因此，评估OSCC患者的预后结果的生物学标志物具有重要的临床意义。
研究内容及结果
1. OSCC蛋白表达谱
作者选取了20例OSCC患者的石蜡包埋组织，并对组织中的6个区域进行Label free定量蛋白质组学检测分析（图1，图2a-b），共定量到2049个蛋白质，发现在ITF（距肿瘤切片边缘1mm深度组织）和内部肿瘤（距离上皮肿瘤组织起源1mm组织）的肿瘤岛存在32个差异表达蛋白，肿瘤基质中存在101个差异表达蛋白。层次聚类分析不仅显示了来自ITF和内部肿瘤的样品之间的蛋白质组多样性，还显示了肿瘤岛蛋白和肿瘤基质蛋白差异（图2c-d）。为了研究生物过程是否可以在空间上将肿瘤岛与肿瘤基质分开，作者进行了GO富集分析，发现肿瘤岛蛋白多参与细胞代谢过程，肿瘤基质蛋白多参与细胞粘附过程等（图2g）。最后，作者结合生信分析和线性回归分析，确定了14种与病人特征相关的蛋白（表1）。
图1 技术路线
图2 蛋白质组学分析
表1 与OSCC相关蛋白列表
2. IHC验证靶蛋白
上面这些候选蛋白对于后续的IHC和靶向蛋白质组学验证来说数目仍然较多，因此，作者基于更严格的条件进行过滤：（1）在ITF和内部肿瘤存在的差异表达蛋白；（2）与患者临床特征显着相关的蛋白质；（3）在人类蛋白质图谱中具有鳞状细胞癌阳性染色的蛋白质（https://www.proteinatlas.org/）；（4）选择未见报道或者仅有少数报道跟口腔鳞癌相关的蛋白。基于上述原则，作者共挑选出7个候选蛋白： CSTB、LTA4H、NDRG1、PGK1、COL6A1、ITGAV、MB。
作者首先选择了原始样本中的14例OSCC病人石蜡包埋组织对上述7种蛋白进行IHC验证，结果和蛋白质组学结果一致。随后，作者将样本量扩大，包括125例肿瘤岛组织和96例肿瘤基质组织进行IHC验证（图4）。发现扩大样本量后大多数IHC结果与原始14例IHC病例相似，但是随着数据队列的增加，LTA4H、PGK1和ITGAV染色鉴定区域（ITF或内部肿瘤）略有变化，说明靶蛋白对于其鉴定细胞具有一定的特异性。
为了增加靶蛋白预后诊断标志的可信度，作者将IHC结果与临床病理学特征结合，发现临床病理参数和CSTB、PGK1、COL6A1和ITGAV显著关联。OSCC患者生存分析表明，ITF中CSTB和NDRG1的低表达分别与局部复发和第二原发肿瘤相关，PGK1和ITGAV的高表达与局部复发和淋巴结复发相关。CSTB、PGK1和ITGAV对于5年疾病特异性存活和无病存活具有显著性，NDRG1仅对5年无病生存率具有显著性。
图3 候选蛋白丰度曲线
图4 靶蛋白IHC验证
3. SRM-MS靶向蛋白质组验证靶蛋白
接下来作者选取了40例病人唾液对上述7个靶蛋白进行靶向蛋白质组学验证。样本共分成了两组：无淋巴结转移的患者（N0）和已经发生淋巴结转移的患者（N+）。结果发现，和N0组相比，有6种蛋白（CSTB、LTA4H、PGKI、NDRG1、COL6A1和ITGAV）在N+中蛋白表达丰度较低（图5a，c）。此外，作者基于两种质谱数据采集模式（DDA和SRM）的组织和唾液蛋白之间的关系进行了分析，发现大多数蛋白质在ITF和唾液部位表现出较低的丰度，这与预后不良相关。唾液样品中LTA4H、PGK1、NDRG1、COL6A1和ITGAV蛋白的低表达与淋巴结转移和晚期临床分期相关。
图5 靶向蛋白质组学验证
文章小结
发现蛋白质组即定量蛋白质组能够在空间上绘制肿瘤岛及其周围的OSCC基质的蛋白质组，鉴定具有潜在预后价值的蛋白质，并通过IHC和靶向蛋白质组学SRM-MS进行验证，有助于推动预后决策，促进精确的治疗方案和减少肿瘤局部复发或淋巴结转移。IHC表明ITF的肿瘤岛中CSTB低表达可作为局部复发的独立标志物。总之，作者运用高通量蛋白质组学分析筛选，靶向蛋白质组学验证的方法，确定了预后表征蛋白，增强OSCC的预后决策，更好地指导治疗，以减少肿瘤复发或淋巴结转移。
解析文献
Carolina Moretto Carnielli, Carolina Carneiro Soares Macedo, et al. Combining discovery and targeted proteomics reveals a prognostic signature in oral cancer. Nature Communications, 2018, DOI: 10.1038/s41467-018-05696-2
参考文献
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