蛋白质组学

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

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 
     
 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)。
 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
图1 技术路线
 
 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
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
图2 蛋白质组学分析
表1 与OSCC相关蛋白列表
 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
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。
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
图3 候选蛋白丰度曲线
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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。
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图5 靶向蛋白质组学验证
     
 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。
Carolina Moretto Carnielli, Carolina Carneiro Soares Macedo,
et al. Combining discovery and targeted proteomics reveals a
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