腎細胞癌（RCC）是世界范圍內(nèi)最常診斷的十種癌癥之一，包括一系列廣泛的組織學和遺傳學亞型。透明細胞腎細胞癌（ccRCC）占腎癌死亡案例的75%。雖然局部ccRCC的治療是手術切除或消融，但疾病晚期的治療選擇受到化療耐藥性的限制，導致研究驅(qū)動的靶向治療出現(xiàn)。酪氨酸激酶抑制劑和免疫檢查點抑制劑的組合治療已證明有效果。然而，這些治療對腫瘤抑制和個體患者存活率的影響不同，這意味著需要新的選擇來改善患者的預后。

2023年1月9日，美國華盛頓大學的丁莉（LI Ding）教授等在Cancer Cell發(fā)表了題為“Histopathologic and proteogenomic heterogeneity reveals features of clear cell renal cell carcinoma aggressiveness”的文章。該研究對213例患者的305個ccRCC腫瘤片段和166對鄰近正常組織進行了組織病理學、蛋白基因組學和代謝組學的綜合分析，揭示90%以上的透明細胞腎細胞癌的瘤內(nèi)異質(zhì)性、肉瘤樣和橫紋肌樣的特征以及UCHL1的預后價值。這項研究從分子水平對侵襲性組織病理學亞型進行了分層，以提供有效的治療策略。

文章名稱：Histopathologic and proteogenomic heterogeneity reveals features of clear cell renal cell carcinoma aggressiveness

期刊：Cancer Cell

影響因子：50.3

發(fā)表時間：2023年1月

樣本類型：305個腫瘤片段和166對鄰近正常組織

組學技術：定量蛋白質(zhì)組+磷酸化蛋白質(zhì)組+完整糖肽蛋白質(zhì)組+靶向代謝組

研究思路

研究結果

01、單細胞分析鑒定腫瘤微環(huán)境、肉瘤樣和橫紋肌樣表達特征

作者首先將213例ccRCC病例分為四種組織病理學亞型，包括低分化ccRCC（CL）腫瘤、高分化ccRCC（CH）腫瘤以及CH組中的肉瘤樣特征組（CH-S）、橫紋肌樣特征組（CH-R），并進行了綜合多組學分析。根據(jù)橫紋肌樣、肉瘤樣、多結節(jié)性和透明化等特定特征選擇了4例患者，通過snRNA-seq對12個腫瘤片段進行轉(zhuǎn)錄組學腫瘤內(nèi)異質(zhì)性（ITH）研究?；谵D(zhuǎn)錄組學數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)了腫瘤和腫瘤微環(huán)境（TME）區(qū)室中的細胞ITH（圖1A–C）。肉瘤樣分化是一種預后不良的特征，在C3N-00148中呈不同的節(jié)段分布。C3N-00148的軌跡分析揭示了不同分支中節(jié)段的富集差異，預測了seg3中腫瘤亞群的后期進化，并富集了與軌跡分支相對應的Hippo信號通路（圖1D）。在C3N-01287中發(fā)現(xiàn)的另一種預后不良的ccRCC組織學表型（橫紋肌樣）與透明細胞區(qū)并列，snRNA-seq將兩種腫瘤特征作為不同的細胞簇捕獲（圖1E）。

圖1 單核RNA-seq圖譜鑒定（圖源：Li Y, et al., Cancer Cell, 2023）

02、甲基1亞型的DNA高甲基化與BAP1突變、低生存率相關的特征有關

DNA甲基化標記的失調(diào)被認為是癌癥發(fā)生的早期事件。前期的泛RCC基因組研究顯示，DNA甲基化增加與ccRCC較差預后之間存在強關聯(lián)（圖2A-B）。因此研究人員通過擴展隊列數(shù)據(jù)進一步探索，通過DE分析篩選得到了上調(diào)基因-UCHL1（圖2C），并根據(jù)進一步分析發(fā)現(xiàn)UCHL1除了富含甲基1亞型外，還與BAP1突變體和wGII-high類別顯著相關（圖2D-F）。最后，利用染色法對UCHL1進行表征（圖2I-J）。綜上，UCHL1在腎細胞癌上具有一定的預后價值。

圖2 DNA高甲基化的甲基1亞型的特征（圖源：Li Y, et al., Cancer Cell, 2023）

03、ccRCC蛋白磷酸化的改變

為了確定ccRCC中關鍵的磷酸化信號通路，本研究通過磷酸化蛋白質(zhì)組學分析了基于激酶-底物（K-S）改變的磷酸化信號網(wǎng)絡，包含了110例基于DIA的EXP隊列病例和103例基于TMT的INI隊列病例（圖3A）。聚類性分析發(fā)現(xiàn)四種主要的ccRCC磷酸化蛋白質(zhì)組亞型（P1-P4），并通過PTM-SEA42分析揭示了磷酸亞型的不同特征（圖3B-C）。此外，研究發(fā)現(xiàn)AZD-1775、TAK-228和Trametinib對細胞系表現(xiàn)出較好的抑制反應，而Everolimus和Gefitinib對其磷酸化相關信號的影響最?。▓D3D）。

圖3 磷酸化蛋白質(zhì)組學分析（圖源：Li Y, et al., Cancer Cell, 2023）

04、低分化ccRCC和高分化ccRCC蛋白糖基化的改變

癌癥細胞表面蛋白的異常糖基化可以影響各種生物功能，本研究通過完整糖肽（IGPs）蛋白質(zhì)組學分析確定了ccRCC腫瘤和NATs中51個上調(diào)的IGPs和131個下調(diào)的IGPs（圖4A）。其中，來自四種糖蛋白（FN1、FBLN5、BGN和TNC）的四種IGPs表現(xiàn)出區(qū)分腫瘤和非腫瘤組織的能力（圖4B）。上調(diào)的糖肽富含巖藻糖或唾液酸-巖藻糖聚糖，而下調(diào)的糖肽富含高聚糖、唾液酸聚糖或其他聚糖。糖肽豐度在蛋白質(zhì)水平和糖基化兩方面都受到不同聚糖的調(diào)節(jié)（圖4C-D）。同時，根據(jù)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)了ccRCC三種主要的糖蛋白質(zhì)組亞型、三個完整的糖肽簇以及HYOU1作為預后標記的潛力（圖4E-G）。

圖4 完整糖肽蛋白質(zhì)組學分析（圖源：Li Y, et al., Cancer Cell, 2023）

05、低分化ccRCC和高分化ccRCC的代謝特征

腎癌與代謝物的改變密切相關，重新編程的腫瘤代謝是癌癥的一個重要標志，主要表現(xiàn)為代謝物豐度和組成的改變。因此，研究者們對550個ccRCCs和7個NATs的各種代謝途徑的183種代謝物進行了高置信度的量化，發(fā)現(xiàn)高級別腫瘤和低級別腫瘤的代謝特征有顯著差異（圖5A-C）。結合代謝組學和蛋白基因組學觀察到精氨酸和脯氨酸代謝的顯著變化，包括代謝物和相關酶的精氨酸生物合成和尿素循環(huán)（圖5F）?；诙嘟M學分析發(fā)現(xiàn)50個腫瘤中有48個呈現(xiàn)獨特的表征特征，表明ccRCC中明顯的瘤間異質(zhì)性（圖5H）。

圖5 靶向代謝組學分析（圖源：Li Y, et al., Cancer Cell, 2023）

本文小結

這項研究通過組織病理學和多組學分析了腎細胞癌特征機制。其中，組織學異質(zhì)性的觀察結果與潛在的分子異質(zhì)性密切相關，但分子異質(zhì)性也超出了在可見組織水平上觀察到的范圍。本研究描述了腎細胞癌的蛋白質(zhì)組學特征，為進一步研究提供了豐富的數(shù)據(jù)，可以推動治療研究的轉(zhuǎn)化，以改善慢性腎細胞癌患者的預后。

拜譜生物小結

為了獲得最全面的ccRCC腫瘤的信息，本研究通過多組學分析的手段整合了ccRCC不同的組織學特征，揭示了驅(qū)動ccRCC的分子機制，并為選擇有效的治療手段提供參考。拜譜生物作為組學領域的領軍企業(yè)，最新引進了Orbitrap Astral質(zhì)譜儀，并升級了DIA定量蛋白質(zhì)組、磷酸化修飾蛋白質(zhì)組、完整糖肽蛋白質(zhì)組學、半胱氨酸修飾蛋白質(zhì)組等蛋白組學服務，為多組學聯(lián)合分析打下堅實的基礎，歡迎大家咨詢！

參考文獻：Li Y, Lih TM, Dhanasekaran SM, et al. Histopathologic and proteogenomic heterogeneity reveals features of clear cell renal cell carcinoma aggressiveness. Cancer Cell. 2023;41(1):139-163. doi: 10.1016/j.ccell.2022.12.001.