肺癌是全球最常見的，也是癌癥發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤，五年存活率不到20%。肺腺癌（LUAD）是肺癌中最常見的組織學(xué)亞型，約占肺部惡性腫瘤的40%。LUAD最常見的風(fēng)險(xiǎn)因素是吸煙，其他危險(xiǎn)因素還包括暴露在致癌物以及戶外空氣污染等。然而，其在不吸煙人群中的發(fā)病率仍然是一個(gè)重大的全球健康問題，尤其是在東亞的女性人群中。然而與吸煙無關(guān)的病因和致癌機(jī)制仍然知之甚少。為了補(bǔ)充晚期精確治療的進(jìn)展，及早發(fā)現(xiàn)和預(yù)防可能會(huì)為患者和LUAD管理創(chuàng)造更好的臨床和經(jīng)濟(jì)效益。因此，了解腫瘤發(fā)生的早期過程和進(jìn)展，以及與不吸煙LUAD獨(dú)特特征相關(guān)的內(nèi)源性和環(huán)境誘變因子相關(guān)的促成因素是至關(guān)重要的。

接下來介紹三篇在Cell雜志上發(fā)表的關(guān)于肺癌多組學(xué)的研究成果，描繪了肺腺癌（LUAD）的蛋白組基因組表達(dá)譜圖，發(fā)現(xiàn)了肺癌精準(zhǔn)治療的新靶點(diǎn)，具有重要的臨床指導(dǎo)意義。

文獻(xiàn)一

蛋白基因組學(xué)揭示東亞地區(qū)非吸煙人群肺腺癌的發(fā)病機(jī)理和進(jìn)展分子特征

期刊名稱：Cell

影響因子：38.637

樣本策略：來自臺(tái)灣的103對(duì)肺腺癌患者的腫瘤組織和正常組織

技術(shù)策略：基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)和磷酸化蛋白組學(xué)

研究背景

東亞地區(qū)肺癌的特點(diǎn)是不吸煙患者的比例很高，發(fā)病較早，且以EGFR突變?yōu)橹鳌榱岁U明這種疾病的分子表型，該研究針對(duì)早期LUAD腫瘤和正常鄰近組織(NAT)進(jìn)行了全面的基因組、轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)組學(xué)和磷酸化分析。這一綜合的蛋白質(zhì)組學(xué)觀點(diǎn)揭示了與LUAD早期病變和非吸煙相關(guān)過程相關(guān)的分子特征，并為患者分層和治療干預(yù)指定了候選生物標(biāo)志物。這種多組學(xué)分子結(jié)構(gòu)可能有助于制定早期非吸煙者肺腺癌的管理策略。

研究思路

研究結(jié)果

作者收集了來自臺(tái)灣的103例肺腺癌患者（TW隊(duì)列）的腫瘤和配對(duì)癌旁組織，進(jìn)行外顯子組測(cè)序（WES）、轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、蛋白質(zhì)組學(xué)和磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)分析?；蚪M分析鑒定出23145個(gè)非同義的體細(xì)胞單核苷酸變異（SNV），在轉(zhuǎn)錄水平定量了30155個(gè)RNA，蛋白組定量了10000多個(gè)蛋白質(zhì)和20000個(gè)磷酸化位點(diǎn)。為了闡明腫瘤進(jìn)展的分子動(dòng)力學(xué)，作者將患者分為三組：IA、IB和RII期，并通過聚類將差異表達(dá)的蛋白質(zhì)和RNA進(jìn)一步分為兩個(gè)亞型。GO功能富集分析發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞間通訊、信號(hào)和質(zhì)膜中起作用的蛋白質(zhì)，如整合素、G蛋白偶聯(lián)受體、離子通道、獲得性免疫和抗原遞呈，在進(jìn)展過程中呈現(xiàn)總體負(fù)調(diào)控趨勢(shì)；糖酵解、DNA復(fù)制、應(yīng)激反應(yīng)以及蛋白質(zhì)加工周轉(zhuǎn)和運(yùn)輸過程中的蛋白質(zhì)在后期上調(diào)；另外DNA復(fù)制和修復(fù)過程的上調(diào)以及纖毛組裝基因的丟失在RNA水平上最為突出。這些結(jié)果凸顯了多組學(xué)整合對(duì)鑒定腫瘤進(jìn)展過程中分子穩(wěn)態(tài)失調(diào)的重要性，向更晚期癌癥階段的細(xì)胞轉(zhuǎn)化的特征是復(fù)制過程中RNA到蛋白質(zhì)的整體活化以及與質(zhì)膜信號(hào)傳導(dǎo)和通訊有關(guān)的蛋白質(zhì)組負(fù)調(diào)控。

作者在蛋白質(zhì)組和磷酸化蛋白質(zhì)組水平上調(diào)查了APOBEC突變特征。在蛋白質(zhì)水平上，至少30％的患者中發(fā)現(xiàn)了與APOBEC誘變有關(guān)的APOBEC3家族的6個(gè)成員的上調(diào)。在女性患者中進(jìn)行的通路分析顯示，具有高APOBEC的腫瘤中，涉及DNA修復(fù)和復(fù)制的蛋白質(zhì)更為豐富。激酶富集分析將AurB、CK2、CDK1和CDK2鑒定為APOBEC高女性組中最活躍的活化激酶，提示CDK1、CDK2和AurB可能作為干預(yù)候選物。

為了識(shí)別潛在的藥物靶標(biāo)，作者基于蛋白組學(xué)數(shù)據(jù)構(gòu)建了共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)，并利用已知抑制劑數(shù)據(jù)庫對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的靶蛋白進(jìn)行分析。鑒定出腫瘤微環(huán)境相關(guān)的一組基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP2、MMP11、MMP12和MMP14）作為候選標(biāo)志物以及潛在藥物作用靶點(diǎn)。并在117例早期患者隊(duì)列中對(duì)選定的MMP進(jìn)行了免疫組織化學(xué)染色，顯示MMP11和MMP7的強(qiáng)表達(dá)與總生存期差有關(guān)，表明其潛在的預(yù)后價(jià)值。

文獻(xiàn)二

人肺腺癌的綜合蛋白質(zhì)組學(xué)特征

期刊名稱：Cell

影響因子：38.637

樣本策略：103例臨床患者的肺腺癌和癌旁組織

技術(shù)策略：蛋白組、磷酸化蛋白組、全外顯子測(cè)序、RNA-seq

研究背景

肺癌是全球癌癥發(fā)病率和死亡率最高的癌癥，肺腺癌（LUAD）約占肺部惡性腫瘤的40%。 肺腺癌（LUAD）的基因組研究加深了我們對(duì)該疾病生物學(xué)的理解，并加速了靶向治療。然而，LUAD的蛋白質(zhì)組學(xué)特征仍然知之甚少。因此該研究對(duì)103例中國LUAD患者進(jìn)行了全面的蛋白質(zhì)組學(xué)分析。

研究思路

研究結(jié)果

該研究共對(duì)103個(gè)肺腺癌患者腫瘤組織及配對(duì)癌旁組織，進(jìn)行了蛋白質(zhì)組、磷酸化蛋白質(zhì)組、全外顯子測(cè)序、RNA-seq等多組學(xué)水平的全方位分析。共鑒定到11119個(gè)蛋白和22564個(gè)磷酸化修飾位點(diǎn)。蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)癌組織與癌旁組織間存在明顯的邊界，表明肺腺癌發(fā)生和發(fā)展過程中存在異常的蛋白質(zhì)組學(xué)變化。與正常組織相比，在腫瘤組織中鑒定到2749上調(diào)蛋白，606下調(diào)蛋白。基因集富集分析（GSEA）表明，腫瘤中蛋白質(zhì)在蛋白酶體，糖酵解/糖異生，核糖體，泛素介導(dǎo)的蛋白水解，核苷酸切除修復(fù)和細(xì)胞周期等途徑中顯著富集。尤其是這7種先前報(bào)道過的肺部標(biāo)志性蛋白(AGER、SFTPA2、?CACNA2D2、LAMP3、SCGB1A1、SFTPB和SFTPC)在腫瘤組織中低表達(dá)，然而在腫瘤中高表達(dá)這些肺特異蛋白的患者顯示出更好的預(yù)后特征。

基于蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)對(duì)LUAD患者進(jìn)行分層，確定了與臨床和分子特征有關(guān)的三種亞型（S-I，S-II和S-III）。其中，I型與細(xì)胞代謝和細(xì)胞微環(huán)境密切相關(guān)，主要為臨床早期患者，預(yù)后良好；III型與細(xì)胞穩(wěn)態(tài)及增殖密切相關(guān)，主要為臨床中后期患者，預(yù)后最差；II型是I型和III型的過渡狀態(tài)，其患者預(yù)后程度介于I型和III型之間?；蚪M數(shù)據(jù)分析顯示，II型患者的EGFR突變頻率更高，III型的腫瘤突變負(fù)荷最高。

磷酸蛋白質(zhì)組學(xué)分析進(jìn)一步揭示了不同蛋白質(zhì)組學(xué)亞型中激活的信號(hào)通路和激酶。蛋白組數(shù)據(jù)分析顯示，HSP90β在腫瘤中的高表達(dá)，且與預(yù)后不良有關(guān)。在705名LUAD患者和282名健康對(duì)照的獨(dú)立隊(duì)列中利用ELISA檢測(cè)HSP90β的血漿蛋白水平，結(jié)果證實(shí)了LUAD患者中HSP90β高表達(dá)且與預(yù)后呈負(fù)相關(guān)。此外，用HSP90β的抑制劑tanespimycin處理LUAD細(xì)胞系，結(jié)果顯示出顯著治療效果。這些數(shù)據(jù)證實(shí)了HSP90β有望作為LUAD的預(yù)后預(yù)測(cè)標(biāo)志物。

文獻(xiàn)三

蛋白基因組學(xué)表征揭示肺腺癌的治療脆弱性

期刊名稱：Cell

影響因子：38.637

樣本策略：110例肺腺癌患者腫瘤樣本和101例正常鄰近組織

技術(shù)策略：基因組學(xué)、表觀基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)和乙酰蛋白質(zhì)組學(xué)

研究背景

肺癌是美國和世界各地癌癥死亡的主要原因。盡管治療取得了一定程度的進(jìn)展，包括酪氨酸激酶抑制劑和免疫療法，但持續(xù)反應(yīng)很少，預(yù)后仍然很差。腺癌(LUAD)是最常見的肺部惡性腫瘤，LUAD的遺傳學(xué)和自然史受吸煙狀況、性別和種族等變量的強(qiáng)烈影響。為了探索LUAD的生物學(xué)特性并發(fā)現(xiàn)新的治療機(jī)會(huì)，該研究針對(duì)腫瘤和正常鄰近組織(NAT)進(jìn)行了全面的基因組、深層次蛋白質(zhì)組和翻譯后修飾(PTM)分析?；A(chǔ)數(shù)據(jù)為進(jìn)一步的生物學(xué)、診斷和藥物發(fā)現(xiàn)工作提供了特殊的資源。

研究思路

研究結(jié)果

研究人員收集了110例肺腺癌腫瘤組織和101例配對(duì)的癌旁組織進(jìn)行了基因組學(xué)、表觀基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、磷酸化蛋白組學(xué)和乙酰化蛋白組學(xué)的全面蛋白基因組學(xué)研究。為了探索臨床和分子特征的關(guān)聯(lián)，作者首先基于多組學(xué)數(shù)據(jù)對(duì)樣本聚類亞型，并通過通路富集分析發(fā)現(xiàn)了亞型在致癌信號(hào)和宿主反應(yīng)方面的內(nèi)在差異。經(jīng)過濾產(chǎn)生了一個(gè)全面的、深層次的蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)集，從而可以進(jìn)行廣泛的整合分析。

配對(duì)的腫瘤和NAT之間差異蛋白的富集分析顯示，腫瘤過程中包括細(xì)胞周期進(jìn)程、MYC目標(biāo)和糖酵解被上調(diào)。蛋白質(zhì)水平上鑒定了289個(gè)蛋白上調(diào)，同時(shí)觀察到70個(gè)磷酸化位點(diǎn)（31個(gè)上調(diào)，39個(gè)下調(diào)）和11個(gè)乙?；稽c(diǎn)（10個(gè)上調(diào)，1個(gè)下調(diào)），這提供了強(qiáng)大的候選生物標(biāo)記物。對(duì)所有腫瘤/NATs的磷酸化位點(diǎn)特異性通路分析表明，NATs中磷酸化主要聚焦在細(xì)胞外基質(zhì)相關(guān)信號(hào)通路；而在腫瘤中，檢查點(diǎn)控制和細(xì)胞周期進(jìn)展相關(guān)通路的磷酸化修飾上調(diào)，并突出顯示了EGFR和KRAS突變導(dǎo)致的功能活性改變。KRAS突變腫瘤顯示RAS下游途徑（包括MAPK1）以及TAK1的位點(diǎn)驅(qū)動(dòng)激活，TAK1是IL1、TGF-β和Wnt信號(hào)通路匯合的樞紐；EGFR突變型腫瘤中上調(diào)的途徑包括ROCK1以及Rho相關(guān)的蛋白激酶，在某些癌癥類型中已顯示出EGFR的過度激活。

在這項(xiàng)研究中，報(bào)道了LUAD腫瘤和匹配的NATs的全面蛋白基因組特征。多組學(xué)聚類分析揭示了由關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素突變定義的四個(gè)亞組。蛋白質(zhì)組學(xué)和磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)闡明了拷貝數(shù)畸變、體細(xì)胞突變和融合下游生物學(xué)，并確定了與涉及KRAS、EGFR和ALK相關(guān)的潛在治療靶標(biāo)。免疫分型揭示了一個(gè)復(fù)雜的情況，加強(qiáng)了STK11與免疫行為的關(guān)聯(lián)，并強(qiáng)調(diào)了中性粒細(xì)胞脫顆粒的潛在免疫抑制作用。該研究為肺腺癌在臨床方面的治療、藥物開發(fā)以及精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供強(qiáng)大的資源助力。