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Cancer cell | 樊嘉/周虎/高大明/高强联合绘制肝内胆管癌的多组学分子图谱

已有 249 次阅读 2022-1-14 11:11 |系统分类:论文交流

胆管癌(CCA)是一种罕见的恶性肿瘤,起源于胆管,患者发病时多为晚期,胆管癌早期诊断困难,手术切除仍然是唯一具有治愈目的的方法,然而胆管癌具有高度异质性的基因组突变和肿瘤微环境,可能介导其高侵袭性和不良预后,因此目前缺乏有效的靶向治疗方案[1]。因而迫切需要鉴定在这种疾病中发生结构改变并可能代表新治疗靶点的基因和蛋白标志物,从而在整体水平上发掘肿瘤发病机制。


近年来,临床大样本队列研究已成为精准医疗时代下的必备研究模式,同时,通过对庞大基因和蛋白数据的大规模集中扫描,能绘制出全景式的基因蛋白组学图谱,以便于多维度揭示从基因突变到转录以及蛋白质翻译的整个过程。对于肝内胆管癌而言,不同于单一组学,多维组学可以全面地获取肿瘤不同维度的信息,利用组学间的交叉互补,探索彼此之间的内在关联,进而为疾病机制和生物标志物发现提供帮助。


2021年12月30日,复旦大学附属中山医院樊嘉院士、中国科学院上海药物研究所周虎研究员、中国科学院分子细胞科学卓越创新中心高大明研究员、复旦大学附属中山医院高强教授课题组合作在Cancer Cell上发表题为Proteogenomic characterization identifies clinically relevant subgroups of intrahepatic cholangiocarcinoma的研究论文,研究以262例肝内胆管癌患者癌组织样本进行了基因组转录组蛋白质组磷酸化修饰组等多组学联合分析,全面获取了肝内胆管癌不同维度的信息,绘制出了多维分子图谱,为肝内胆管癌的发生发展机制和精准化靶向治疗方案提供了新的理论基础。 

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研究者首先对采集到的262例肝内胆管癌患者的肿瘤及癌旁组织进行了多组学检测,从不同维度描绘了肝内胆管癌的分子特征。研究发现,TP53、KRAS、FGFR2、IDH1/2、BAP1突变(融合)是肝内胆管癌的主要驱动基因变异。其中FGFR2融合是重要诱发因素,该基因几乎只在肝内胆管癌(iCCA)患者中出现[2],在本研究中10%的肝内胆管癌样本检测到FGFR2融合变异,并发现FGFR2融合蛋白改变自身激活模式以及下游磷酸化传导路径,且部分融合蛋白衍生肽具有较强免疫原性引起特异性T细胞群激活扩增,可作为潜在新抗原免疫治疗靶点。

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图  FU-iCCA队列的基因组图谱


研究者进一步分析了肝内胆管癌全基因组DNA拷贝数变化特征,发现近40%的肝内胆管癌存在可药物靶向的基因改变,包括抑癌基因的丢失和致癌基因的扩增。随后结合基因组和蛋白组研究发现与细胞周期、药物代谢、炎症-感染等通路相关的几个相互独立的基因突变位点,包括TP53、KRAS、IDH1/2、BAP1以及FGFR2


研究者进一步利用蛋白质组学分析确定了四个具有亚组特异性生物标志物的患者亚组 (S1-S4)。这些蛋白质组学亚组在预后、遗传改变、微环境失调、肿瘤微生物群组成和潜在治疗方面具有不同的特征。随后采用监督分析识别预后标志物,发现HKDC1和 SLC16A3 与患者生存结局呈最显著的正相关和负相关,进一步分子生物学实验表明HDKC1和 SLC16A3通过糖酵解参与肿瘤代谢调控。

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图 FU-iCCA队列的蛋白质组学分层及相应的分子和途径特征


综上,该研究运用多组学联合分析,建立以蛋白质组为核心的肝内胆管癌分子分型,同时发现肝内胆管癌的重要预后标志物。基于免疫多肽组学技术发现了融合蛋白新抗原肽及免疫治疗新靶点。该研究利用庞大的临床大队列+多组学技术,绘制出了全面的分子图谱,为探索肿瘤异质性和实现个体化治疗迈出了重要一步。

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图  肝内胆管癌的蛋白质基因组特征


樊嘉院士周虎研究员高大明研究员高强教授团队于2019年在国际顶刊Cell上发表了肝细胞癌多组学研究文章Integrated Proteogenomic Characterization of HBV-related Hepatocellular Carcinoma[3],同样通过整合分析多组学数据,较为完整地揭示了肝癌肿瘤细胞的分子特性,全面解析了肝癌的发生和发展机制。该文章为肿瘤蛋白组学领域又一力作,进一步诠释了“蛋白质组学驱动的精准医学(PDPM)”的优势。临床科学家与蛋白质组学家合作建立肿瘤等大队列临床样本的数据库,在大规模发现重大疾病的诊断标志物(群)以及治疗性靶标(群)取得重要的突破性进展,将进一步扩大我国在精准医学领域的优势,推动我国生物医药产业的创新性发展。



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