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The Journal of Pathology | 中山大学第一附属医院王芬/罗镇华/王连唐合作报道MTSCC肾癌分子

已有 246 次阅读 2022-5-9 17:13 |系统分类:论文交流

2022年1月,中山大学第一附属医院王芬(病理科)罗镇华(精准医学研究所)王连唐(病理科)合作团队在国际顶级病理期刊The Journal of Pathology在线发表题为Proteomic profiling identifies novel diagnostic biomarkers and molecular subtypes for mucinous tubular and spindle cell carcinoma of the kidney 的研究论文。运用蛋白质组学技术,首次对肾脏粘液性肾小管和梭形细胞癌(MTSCC)和1型乳头状肾细胞癌(PRCC)进行了系统表征。研究鉴定到区分MTSCC和1型PRCC的新型诊断生物标志物Panel和MTSCC分子亚型,可指导MTSCC的临床鉴别诊断。景杰生物为该研究提供了蛋白质组学技术支持。


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研究背景

肾脏粘液性肾小管和梭形细胞癌 (MTSCC) 是一种罕见的肾上皮肿瘤,其特征是肾小管与梭形细胞及粘液样基质融合。由于其罕见性,对MTSCC尚缺乏全面的了解。临床病理上,MTSCC在形态学上与1型乳头状肾细胞癌 (PRCC) 相似,两者的免疫组织化学特征也显示出显著的重叠。鉴于两种肿瘤术后治疗和预后的差异,迫切需要新的有效IHC生物标志物来区分MTSCC和1型PRCC


蛋白质是癌细胞中生物活性的功能效应物,基于质谱 (MS) 的蛋白质组学是一种用于表征复杂生物系统的强大且权威的技术,用于标志物鉴定与疾病分子分型。例如一项针对110例初治透明细胞肾细胞癌 (ccRCC) 和84例配对匹配的正常邻近组织的大规模研究确定了ccRCC中的蛋白质组学特征,并揭示了四种ccRCC亚型的微环境细胞特征[1]。对疾病样本进行系统性蛋白质组学分析,可深入揭示MTSCC的分子机制并确定潜在的诊断标志物以区分MTSCC和PRCC。


技术路线图

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研究内容及亮点


1. MTSCC 和PRCC研究队列与临床病理学特征
研究人员从国内六家医院招募了32例MTSCC和36例1型PRCC。MTSCC和PRCC的患者年龄相似,2组肿瘤大小无显著差异。这68例肿瘤的临床病理学特征如下表所示,与以前的文献报道一致,MTSCC 和 1 型 PRCC具有显著的形态学和免疫表型重叠

表 MTSCC和PRCC病例的临床病理特征

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2. 高深度TMT蛋白质组学分析

为了系统表征MTSCC和PRCC的蛋白组特征,研究团队运用TMT标记的高深度蛋白质组学定量技术,随机选择18例MTSCC和6例1型PRCC患者手术切除的福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)组织,包括匹配的肿瘤和正常组织,共测量了48个样本。研究共鉴定到8163种蛋白质,量化了6874个蛋白质。

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图 高深度TMT蛋白质组学分析技术路线


3. MTSCC 肿瘤 Vs MTSCC 邻近正常组织

研究人员对MTSCC肿瘤 (MTS_Ca) 与MTSCC邻近正常组织 (MTS_N) 进行了系统分析。研究鉴定到1,407个差异表达蛋白,包括467个上调蛋白和940个下调蛋白 (下图B),在免疫生物学、补体激活和细胞外基质中显著富集,而匹配的正常组织蛋白质组在代谢过程中富集 (下图D)差异表达的蛋白质参与B细胞介导的免疫生物学、补体激活、细胞外基质和代谢过程 (下图E)


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图 MTSCC 肿瘤的蛋白质组学特征


4. MTSCC Vs PRCC

研究随后深入探索了MTSCC和PRCC之间不同的生物学特征。两种癌症组织之间鉴定到478种差异表达蛋白质,主要位于细胞外基质、细胞核和细胞质。GO分析显示,与PRCC_Ca相比,MTS_Ca中B细胞介导的免疫生物学相关蛋白被上调,代谢途径相关蛋白下调。这些数据共同表明,B细胞免疫在MTSCC中富集


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图 MTSCC Vs PRCC的蛋白质组学特征差异


5. MTSCC 和 PRCC鉴别诊断的标志物panel

为了筛选MTSCC或PRCC的候选蛋白标志物以供IHC验证,研究团队首先确定了选择标准: (1) 在某一种癌种中广泛分布,且另一种癌种中出现较少 ; (2) 差异表达蛋白比值差异显著;(3) 蛋白质有相应的IHC商业抗体。通过上述标准筛选并验证出了3个蛋白质 VCAN、MZB1、SOSTDC1在两种癌症组织中存在显著差异,具有相当高的敏感性和特异性,可用于区分MTSCC和MTSCC (下图A、B、C)。值得一提的是,研究发现基于LC-MS/MS的蛋白质组数据和IHC验证的蛋白质丰度的一致性很高,进一步表明了蛋白质组学结果高度可信。


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图 鉴定MTSCC 和 PRCC诊断的标志物panel


6. MZB1通过激活补体系统发挥抗肿瘤作用

蛋白质组学结果表明MTSCC肿瘤蛋白质组在B细胞介导的免疫中显著富集,而显著差异表达的蛋白MZB1参与免疫调节。因此,研究人员进一步探讨了MZB1的表达及其在MTSCC中的可能作用。发现MTSCC中MZB1的表达与肿瘤的临床分期呈负相关,MZB1在MTSCC的肿瘤免疫中发挥抗肿瘤作用。免疫组化与免疫荧光检测显示MZB1与CD138 (浆细胞标记) 共定位,MZB1主要在浆细胞中表达 (下图B)。MTSCC中MZB1与CD4、和补体内在成分C3的表达呈正相关 (下图D、E)MZB1可能调控浆细胞的分化和成熟,促进抗体的分泌,并通过肿瘤抗原-抗体免疫复合物激活补体系统,发挥抗肿瘤作用。


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图 MZB1可能通过激活补体系统发挥抗肿瘤作用


7. MTSCC的两种不同分子亚型发挥抗肿瘤作用

最后,研究人员根据蛋白质组学数据,采用非监督的共有聚类将所有48个样本的聚类分为4个亚组 (图6A),每个亚型都有独特的组织学和生物学特征。

【第一组:低氧化磷酸化组】该组包括13例典型形态特征的MTSCC,表现为高水平的B细胞介导的免疫生物学,如免疫效应物过程的调节和先天免疫反应,和低水平的氧化磷酸化。

【第2组:高氧化磷酸化组】该组包括2例有肉瘤样分化的MTSCC和另外2例MTSCC。该组特征为不仅富含“免疫生物学”,还富含参与氧化磷酸化的基因。

【第3组:PRCC】包括6例典型肾癌和1例主要为实体生长型的Ca8型转移癌,其特征是核酸和核酸代谢过程的富集。

【第4组:正常组】该组包括24例癌旁正常组织。


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图 MTSCC的蛋白质组学分型


总之,MTSCC和1型PRCC在形态学和免疫组化特征上都有明显的重叠,迫切需要新的有效IHC生物标志物来区分MTSCC和1型PRCC。该研究运用高深度的蛋白质组学技术,研究了32例MTSCC和36例1型PRCC的多机构来源的队列,鉴定并验证了一个含有3个蛋白标志物(VCAN、MZB1和SOSTDC1)的panel。研究首次在IHC上发现了用于鉴别诊断的分子标记物,并发现MTSCC的两个分子亚型,对准确诊断具有很高的临床应用价值。

参考文献

1. Clark DJ, et al., 2019, Integrated Proteogenomic Characterization of Clear Cell Renal Cell Carcinoma. Cell.

2.Huiya Xu, et al., 2022, Proteomic profiling identifies novel diagnostic biomarkers and molecular subtypes for mucinous tubular and spindle cell carcinoma of the kidney. The Journal of Pathology.

本文由景杰学术团队报道,欢迎转发到朋友圈。如有转载、投稿等其他合作需求,请文章下方留言,或添加微信ptm-market咨询。

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