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Cell重磅 | “抑癌因子”竟能促进癌症生长?结直肠癌蛋白质组学新发现颠覆认知!
时间:2019年01月13日 来源:测序中国 作者:会飞的鱼
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结直肠癌是世界上第三大常见癌症,也是癌症相关死亡的主要病因之一。近年来,科学家在结直肠癌基因组、转录和蛋白质组学的研究发现了许多基因组变化,并揭示了这种疾病的广泛的分子异质性。肿瘤与正常组织之间的蛋白质组学差异是肿瘤生物标志物发现的关键,但在大量结直肠癌队列中还没有得到系统研究。

近日,由贝勒医学院、太平洋西北国家实验室(PNNL)等机构领导的一个研究团队将蛋白质组学技术和基因组图谱相结合,深入分析了结直肠癌蛋白质组信息。该研究指出了此前未被认可的结直肠癌驱动因素、候选标志物以及靶向治疗的潜在途径。此外,利用蛋白质表达模式,该研究还发现了高水平微卫星不稳定性(MSI-H)肿瘤无法对免疫检查点抑制剂产生预期治疗反应的线索。相关研究结果于今日在线发表在Cell期刊上。

研究人员表示:“基因分析可以告诉我们什么可能会出错,但并不知道到底发生了什么,通过蛋白质分析就可以弄清楚这些问题。该研究不仅能够确认此前发现的结肠癌分子标志物,而且能够发现肿瘤和正常组织中蛋白质之间新的差异,值得进行深入研究。”

图1.研究概要

该研究利用外显子组测序、基因芯片、RNA测序、microRNA测序和蛋白质组学技术,前瞻性地评估了结肠癌患者肿瘤和邻近正常组织样本的突变、拷贝数、基因表达、miRNA谱、蛋白表达和磷蛋白组水平,以寻找新的药物靶点和潜在的肿瘤标志物等,所分析蛋白质的数量约8,000种。

研究人员重点分析了110名结直肠癌患者的肿瘤和匹配的结肠组织和血液样本,并利用外显子组序列对106对肿瘤/正常样本进行了基因变异的筛查,包括单核苷酸变异、小片段插入和缺失、微卫星不稳定性以及其他可能改变肿瘤蛋白质表达的基因变化。研究证实,这些基因变异确实伴随着蛋白质组/磷蛋白质组学的变化。

随后,该团队对这些基因变异、外显子序列样本基于阵列的拷贝数变化、RNA和miRNA测序数据结合。基于基因组数据,研究人员有了惊人的发现,复发性视网膜母细胞瘤(RB1)蛋白可能促进结肠癌!研究人员在肿瘤样本中发现了与正常组织相匹配的RB1基因扩增。RB1蛋白长期以来一直被认为是癌症抑制因子,但研究人员发现,在结肠癌中,该蛋白可以防止细胞程序性死亡。该发现颠覆了人们对RB1蛋白以往的认知。

图2. 研究原理概述

结合磷蛋白组学数据,分析表明RB1蛋白质磷酸化增强,进而干扰蛋白质对可调节Cdk 2活化的转录因子的抑制能力。基于此,研究人员认为由增强的RB1蛋白磷酸化驱动的结肠癌,可能对旨在降低CDK2蛋白产物或相关激酶活性的靶向治疗有反应。

通过分析基因组和蛋白质组学数据,该研究还澄清了SOX9基因在结肠癌中的潜在作用。SOX9基因经常在结肠癌中发生突变,并被怀疑充当肿瘤抑制因子。但在研究评估的肿瘤样本中,SOX9蛋白产物呈现高水平出现,表明它可能驱动而不是抑制肿瘤生长。

此外,该研究还揭示了一些结直肠癌中代谢酶与免疫细胞之间的奇妙关系,为改善免疫疗法提供了新的机会。研究结果显示,CD8 T细胞浸润相对较少的MSI-H肿瘤,其糖酵解通路活性增强,表明或许可以通过靶向糖酵解通路来阻断MSI-H结肠肿瘤对免疫治疗的耐药性。

该研究分析了结肠癌亚型的特征,并揭示了糖酵解途径在免疫检查点抑制剂耐药性中的潜在作用,为我们对结肠癌研究提供了新的研究思路。此外,该研究发现的结肠癌相关蛋白编码基因与已知的癌症基因几乎没有重叠,有助于开发个性化疫苗以及其他治疗方法。目前,结直肠癌相关组学数据虽然在快速积累,但仍未给临床带来新的生物标志物和药物靶点。希望这些研究成果和数据可以在新的标志物发现和治疗方法研究中被广泛应用,为结直肠癌以及其他癌症研究提供帮助,并改善结直肠癌免疫治疗的发展。