編者按：口腔鱗癌（ral squamous cell carcinoma，OSCC）是頭頸部惡性腫瘤最常見的類型，位列全球第八大腫瘤。OSCC有非常高的患病率和發(fā)病率，全球每年新增300,000例新病例，并有145,000例死亡。
標(biāo)準(zhǔn)的OSCC多模式管理主要是基于腫瘤-結(jié)節(jié)-轉(zhuǎn)移（tumor?node –metastasis，TNM）來分類的，其中腫瘤的大小和位置以及是否存在轉(zhuǎn)移被應(yīng)用于臨床上定義預(yù)后和治療。然而，該系統(tǒng)存在若干缺點(diǎn)，例如具有相同TNM分期的患者表現(xiàn)出不同的臨床行為、不同的治療反應(yīng)以及有著顯著差異的臨床結(jié)果。
盡管努力改善成像和治療方式，OSCC預(yù)后（包括存活率）仍然很差并且變化很廣泛，甚至在疾病的早期階段也是如此，例如，在初始診斷時就可以檢測到20-40％的隱匿性轉(zhuǎn)移。此外，接受標(biāo)準(zhǔn)治療的患者的OSCC復(fù)發(fā)率在18％至76％之間，局部復(fù)發(fā)就是其中一項(xiàng)治療管理的臨床挑戰(zhàn)。因此，鑒定更多互補(bǔ)的生物表征來助力OSCC的預(yù)后預(yù)測是非常必要的。
近日，國際專業(yè)學(xué)術(shù)期刊Nature Communications上發(fā)表了蛋白組學(xué)運(yùn)用于OSCC臨床病理領(lǐng)域的相關(guān)研究。在該文中，研究人員通過蛋白質(zhì)組學(xué)檢測了腫瘤組織的不同區(qū)域，篩選到了6種潛在的表征蛋白，并通過IHC和靶向蛋白質(zhì)組學(xué)進(jìn)行了驗(yàn)證。最終發(fā)現(xiàn)表征蛋白確實(shí)可以加強(qiáng)OSCC的預(yù)后診斷，并且對腫瘤的復(fù)發(fā)以及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的治療也有著非常好的指導(dǎo)意義。
研究人員對本文研究思路進(jìn)行了縝密的設(shè)計，簡要概述如下：腫瘤樣品選擇-切取相應(yīng)組織-質(zhì)譜樣品準(zhǔn)備和處理-質(zhì)譜上機(jī)-結(jié)果分析-靶向驗(yàn)證。
Fig.1 蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)路線圖
樣本選擇：研究人員選取了20例相關(guān)病人的石蠟包埋組織，并且在每個組織中選取如下6個區(qū)域進(jìn)行Label-Free蛋白質(zhì)組學(xué)分析：(1) small neoplastic islands from the ITF; (2) large neoplastic islands from the ITF; (3) small neoplastic islands from the inner tumor; (4) large neoplastic islands from the inner tumor; (5) stroma from the ITF; and (6) stroma from the inner tumor.(注：ITF=Invasive Tumor Front)
質(zhì)譜分析：相比于TMT/iTRAQ、SILAC等標(biāo)記定量技術(shù)，Label-Free定量技術(shù)不受樣本限制，可用于所有類型的蛋白質(zhì)組檢測，一般適用于差別較大的樣本比較（如病理樣本、不同的組織器官），以及關(guān)注“有無”差異的標(biāo)志物蛋白篩選。
本文運(yùn)用Label- Free定量蛋白質(zhì)組學(xué)分析以上組織得到了大量的蛋白，通過一系列的生信分析和篩選并通過線性回歸分析得到以下14種與病人特征相關(guān)的蛋白。
Fig.2 與病人特征相關(guān)的蛋白
而這些蛋白對于后續(xù)的IHC和靶向蛋白質(zhì)組學(xué)而言還是較多的，所以作者又制定了篩選蛋白的標(biāo)準(zhǔn)：（1）只選擇在ITF和腫瘤內(nèi)部豐度有差異的蛋白；（2）只選擇跟病人臨床病癥相關(guān)的蛋白；（3）只選擇在人類蛋白質(zhì)庫(https://www.proteinatlas.org/)里染色陽性的蛋白；（4）只選擇未見報道或者僅有少數(shù)報道跟口腔鱗癌相關(guān)的蛋白。
根據(jù)上述原則，最終研究人員鎖定了如下7個蛋白：
Cystatin-B (CSTB), leukotriene A-4 hydrolase (LTA4H), protein NDRG1 (NDRG1), and phosphoglycerate kinase 1 (PGK1) from the neoplastic island dataset and collagen alpha-1 (VI) chain (COL6A1), integrin alpha-V (ITGAV) and myoglobin (MB) .
接下來，研究人員首先選取了14例病人石蠟組織對上述蛋白進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果與組學(xué)結(jié)果一致。于是研究人員進(jìn)一步將樣本擴(kuò)大，選取了125例腫瘤島組織和96例腫瘤基質(zhì)組織來進(jìn)行IHC驗(yàn)證。結(jié)果也與組學(xué)結(jié)果基本一致。
Fig.3 7個表征蛋白在病理樣本中的驗(yàn)證
接下來研究人員選取了40例病人唾液進(jìn)行了靶向蛋白質(zhì)組學(xué)驗(yàn)證。首先，研究人員將這些樣本分成了兩組：沒有淋巴結(jié)對的（N0）和已經(jīng)發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的（N+）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)相比于N0組，N+組中CSTB, LTA4H, PGKI, NDRG1, COL6A1和ITGAV這6個蛋白表達(dá)豐度比較低，此結(jié)果表明這6個蛋白與口腔鱗癌的進(jìn)展有著相關(guān)性。
Fig.4 表征蛋白在40例病理唾液樣本中的靶向蛋白質(zhì)組驗(yàn)證
最終，研究人員通過對上述蛋白進(jìn)行加權(quán)，并構(gòu)建了一個預(yù)測模型用于指導(dǎo)后續(xù)的口腔鱗癌的預(yù)后診斷。
Fig.5 表征蛋白的臨床預(yù)測模型
研究人員通過蛋白質(zhì)組學(xué)檢測了腫瘤組織的不同區(qū)域，篩選到了6個潛在的表征蛋白，并通過IHC和靶向蛋白質(zhì)組學(xué)進(jìn)行了驗(yàn)證。最終發(fā)現(xiàn)表征蛋白確實(shí)可以加強(qiáng)OSCC的預(yù)后診斷，并且對腫瘤的復(fù)發(fā)以及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的治療也有著非常好的指導(dǎo)意義。
研究運(yùn)用高通量蛋白質(zhì)組學(xué)分析篩選，靶向蛋白質(zhì)組學(xué)驗(yàn)證，堪稱疾病表征蛋白分析的經(jīng)典范例。研究同樣說明以蛋白質(zhì)組學(xué)為代表的組學(xué)研究，對于臨床病理診斷的重要意義。蛋白質(zhì)組學(xué)的研究能為多種疾病機(jī)理的闡明及攻克提供理論根據(jù)和解決途徑，真正意義上實(shí)現(xiàn)疾病“精準(zhǔn)治療”無論在機(jī)制研究還是臨床應(yīng)用中“精準(zhǔn)”的需求。
參考文獻(xiàn)
Carnielli, C. M., et al. (2018). Combining discovery and targeted proteomics reveals a prognostic signature in oral cancer. Nature Communications.
浙公網(wǎng)安備33010802007965號