Nat Commun | 浙江省肿瘤医院程向东/覃江江团队4D蛋白组/磷酸化修饰组揭示食管胃交界处腺癌分子分型

 

全球范围内远端胃癌的发病率逐渐下降，与之相反，食管胃交界部位腺癌 (AEG) 却呈明显上升趋势。AEG一般是指在食管胃交界处双向5cm范围内发生的腺癌，AEG在流行病学、病因学和病理特征上与胃癌明显不同。目前，包括手术切除、化疗和免疫治疗在内的综合治疗是AEG最有效的治疗方法。然而，大多数 AEG 患者在诊断时有晚期肿瘤局部或远处转移，不适合手术。因此，有必要更好地了解AEG致癌的分子机制，并确定潜在的预后指标和药物靶点。
近日，浙江省肿瘤医院程向东教授/覃江江教授团队在Nature Communications (IF=17.694) 发表了题为“Integrative proteomic characterization of adenocarcinoma of esophagogastric junction”的研究论文。研究者使用4D蛋白质组学技术以及磷酸化修饰组学技术，确定了AEG的三种具有显著临床和分子差异的蛋白质组学亚型，也为了解AEG的分子机制和制定精准治疗策略提供了宝贵的资源。景杰生物为该研究提供了4D蛋白质组学以及磷酸化修饰组学技术支持。

 

01 AEG肿瘤样本的多组学图谱
该研究对103对AEG肿瘤样本及其配对正常邻近组织 (NAT) 进行蛋白质组学和磷酸化修饰组学分析，对其中94对肿瘤-NAT样本进行了全外显子组测序，并在其中83对肿瘤-NAT样本中进行了转录组测序。研究者通过蛋白质组学和磷酸化修饰组学技术共鉴定到10162个蛋白质和37772个磷酸化位点，平均每个样品鉴定获得8885个蛋白质和8445个磷酸化位点。该研究的多组学分析提供了AEG的综合分子图谱。

图1 食管胃交界处腺癌（AEG）的多组学图谱

 

02 AEG肿瘤的蛋白质组学特征
研究者接下来对蛋白质组学数据进行进一步分析。与配对的NAT样本相比，AEG肿瘤样品中有2300个表达水平上调的蛋白和1667个下调的蛋白。通过生信分析，研究者发现上调蛋白主要富集在基因组调控和不稳定相关生物过程中，如“剪接体”以及“DNA复制”等。下调蛋白则主要富集在代谢相关通路中，如“氧化磷酸化”和“碳代谢”等。该研究全面介绍了AEG肿瘤中蛋白质组学差异蛋白整体情况，也提出了进一步研究上述差异蛋白质在AEG中发挥的功能及其分子机制可能为该疾病提供有希望的药物靶点。

 

 

图2 AEG肿瘤的蛋白质组学变异

 

03 基于蛋白质组学的AEG肿瘤亚型分析
基于肿瘤样本与NAT之间的蛋白质组差异，研究者利用蛋白质组学数据对AEG肿瘤样本进行聚类，进一步探索AEG亚型。研究者共鉴定出AEG三种不同的亚型，S-I亚型40个样本，S-II亚型23个样本，S-III亚型40个样本。这三种亚型患者的总生存时间显著不同，其中S-III患者生存时间最长，S-I患者生存时间最短。
为了进一步研究不同亚型的蛋白质特征，研究者鉴定了亚型特征蛋白，即肿瘤样本特定亚型中表达水平显著高于所有NAT样本和其他亚型的肿瘤样本的蛋白质。研究者分别在 S-I、S-II 和 S-III 亚型中发现了 36、54 和10种特征蛋白。在多因素Cox回归分析中，根据风险评分，FBXO44是最不利的危险因素，而PKD2和CD3D是有效的有利因素。总之，研究者的蛋白质组学分析并确定了三种不同的AEG亚型，三种亚型表现出显著的分子和临床差异，还进一步表明FBXO44可能是AEG的重要诊疗靶标

 

图3 AEG肿瘤的蛋白质组学亚型

 

04 FBXO44促进AEG肿瘤进展和转移
FBXO44已被证明在人类癌症中发挥重要作用。研究者通过数据分析发现，FBXO44与AEG肿瘤的远处转移和晚期TNM分期显著相关，具有高水平FBXO44的AEG患者的生存时间明显短于表达低水平FBXO44的患者。为进一步探索FBXO44与肿瘤发生发展的关系，研究者采用了两种不同的AEG细胞系 (OE19 和SK-GT-4) 以及OE19异种移植小鼠模型中验证了FBXO44的致癌性。上述分析及研究表明，高水平的FBXO44表达与AEG患者的预后不良有关，并能促进AEG肿瘤细胞在体外和体内的生长和转移。

 

图4 FBXO44的临床相关性和生物学功能

 

05 不同 AEG 亚型之间的基因组差异
研究者进一步研究了不同AEG蛋白质组学亚型之间的基因组变化。研究发现，这三种亚型显示出共同突变特征的同时也存在各自特定的突变特征。研究者分别在 S-I、S-II 和 S-III 亚型中鉴定出21、12和19个共生突变基因对。AEG亚型显示出明显可区分各个亚型的基因组特征，这可能提示不同亚型患者具有不同的病因机制，以及对单个亚型的精确治疗的可能性。

 

图5 三种蛋白质组学亚型之间的基因组特征比较

 

06 AEG肿瘤的磷酸化修饰蛋白质组学表征
研究者通过磷酸化修饰组学研究探索了AEG肿瘤中磷酸化修饰蛋白和激酶活性的改变情况。研究者发现肿瘤样品中有4932个位点磷酸化修饰水平增加，3146个位点磷酸化修饰水平减少。研究者进一步进行激酶-底物富集分析以检测不同亚型中的富集激酶，发现不同的AEG亚型存在不同的激酶列表。基于已知激酶-磷酸底物对的相关性，研究者分别构建了三种AEG蛋白质组学亚型中的激酶-磷酸底物调节网络。上述分析揭示了不同AEG亚型之间激酶-磷酸底物调节网络的差异，并提出了对AEG患者临床治疗的潜在个性化反应。

 

图6 三种AEG亚型的磷酸化蛋白质组学分析

 

综上所述，AEG是一种胃食管癌，其发病率在近几十年显著上升。然而，AEG这种肿瘤目前缺乏分子分类和系统表征，阻碍了其有效治疗策略的开发。该研究基于组学技术进行了AEG肿瘤多组学分析，包括基因组学，转录组学，蛋白质组学和磷酸化修饰蛋白质组学。研究者根据蛋白质组学数据将AEG分为三种不同的亚型。这三种AEG亚型在临床预后和分子改变方面存在显著差异。总之，本研究中的多维分析代表了对AEG肿瘤的分子改变和可能的肿瘤机制的理解的进步，也可能作为AEG肿瘤患者未来药物发现和精准临床实践的宝贵资源。

参考文献

Li S, et al. 2023. Integrative proteomic characterization of adenocarcinoma of esophagogastric junction. Nat Commun.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。