成年期膠質(zhì)瘤約占惡性原發(fā)性腦腫瘤的80%，發(fā)病率約為每10萬人中就有5例。成人彌漫性膠質(zhì)瘤根據(jù)組織形態(tài)學(xué)和分子特征進(jìn)行分類，包括異檸檬酸脫氫酶（IDH）突變和1p/9q共缺失。大多數(shù)IDH野生型膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者在診斷后15-18個月死亡。近些年，高級別神經(jīng)膠質(zhì)瘤的治療仍沒有取得重大突破，膠質(zhì)瘤的分類和未來治療的細(xì)胞靶點(diǎn)依舊不清楚。

2023年，德國馬克斯普朗克生物化學(xué)研究所的Bader JM,等在Cell Reports Medicine發(fā)表了題為“Regulation of hyperoxia-induced neonatal lung injury via post-translational cysteine redox modifications”的文章。該研究通過FFPE蛋白質(zhì)組和磷酸化蛋白質(zhì)組分析揭示了異檸檬酸脫氫酶野生型神經(jīng)膠質(zhì)瘤（IDHmut）的兩種亞型，包括有氧/無氧能量代謝，并且進(jìn)一步驗證了這一結(jié)果，這對神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者分層和治療具有廣泛的意義。

英文題目：Proteomics separates adult-type diffuse high-grade gliomas in metabolic subgroups independent of 1p/19q codeletion and across IDH mutational status（Cell Reports Medicine, IF=14.3, 2023）

中文題目：蛋白質(zhì)組學(xué)在獨(dú)立于1p/19q缺失和IDH突變狀態(tài)的代謝亞組中分離成人型彌漫性高級別膠質(zhì)瘤

樣本類型：IDH野生型（IDHwt）神經(jīng)膠質(zhì)瘤、IDH突變體（IDHmut）膠質(zhì)瘤（有和沒有1p/9q共缺失）、非腫瘤對照的42個FFPE樣品

組學(xué)技術(shù)：FFPE蛋白質(zhì)組、磷酸化蛋白質(zhì)組、DNA甲基化

研究思路

圖1 研究思路圖（圖源：Bader JM et al., Cell Rep Med, 2023）

研究結(jié)果

1. 磷酸化蛋白質(zhì)組和FFPE蛋白質(zhì)組

為了研究卵巢癌的亞型，本研究通過FFPE蛋白質(zhì)組和磷酸化蛋白質(zhì)組共鑒定出5724個蛋白質(zhì)和5212個高可信度磷酸化位點(diǎn)，并根據(jù)聚類分析和主成分分析將主要的差異蛋白與生物學(xué)途徑關(guān)聯(lián)起來。結(jié)果表明，IDHwt膠質(zhì)瘤與IDHmut膠質(zhì)瘤分離，IDHwt蛋白質(zhì)組富含與炎癥相關(guān)的蛋白質(zhì)、MCM復(fù)合DNA聚合酶等，但是透明質(zhì)酸低，這與神經(jīng)膠質(zhì)瘤惡化程度增加有關(guān)。同時，IDHmut膠質(zhì)瘤可重復(fù)地分為兩個不同的簇，稱它們?yōu)镠GG-IDHmut-A和HGG-IDHmut-B。HGG-IDHmut-A它更類似于CNS ctrls，而HGG-IDHmut-B是一個更彌漫的簇，與IDHwt膠質(zhì)瘤相關(guān)性最高（圖2）。

圖2 FFPE蛋白質(zhì)組和磷酸化蛋白質(zhì)組概述（圖源：Bader JM et al., Cell Rep Med, 2023

2. HGG-IDHmut-A/B的差異反映了染色體和線粒體的畸變

前期分析中排除了研究組的系統(tǒng)性偏差，接下來進(jìn)一步探究先前描述的癌癥相關(guān)染色體畸變是否可以在腫瘤樣本的蛋白質(zhì)組中檢測到。結(jié)果表明，檢測到的蛋白質(zhì)幾乎均勻分布在整個蛋白組中，跨組織樣本的聚類分析揭示了蛋白質(zhì)組的聚類模式。根據(jù)1p/19q狀態(tài)，codel樣本中1p/19q編碼蛋白的豐度顯著降低，而HGG-IDHmut-A/B組顯示出不同的染色體臂編碼蛋白質(zhì)組，HGG-IDHmut-B中mtDNA編碼的蛋白質(zhì)豐度顯著降低，這種趨勢在核基因組編碼的線粒體呼吸鏈復(fù)合蛋白中也很明顯，但線粒體核糖體蛋白中1p/19q共同缺失狀態(tài)沒有表現(xiàn)出這些線粒體異常（圖3）。

圖3 HGG-IDHmut-A/B的差異反映了染色體和線粒體的畸變

3. HGG-IDHmut-A/B分層與不同的代謝特征相關(guān)

HGG-IDHmut-A和-B之間線粒體呼吸鏈蛋白的不同豐度促使我們更詳細(xì)地研究代謝變化。呼吸鏈復(fù)合物和三羧酸(TCA)循環(huán)蛋白在IDHwt和HGG-IDHmut-B中的豐度較低。并且在糖酵解中，HGG-IDHmut-B再次表現(xiàn)出與IDHwt相似的蛋白質(zhì)和磷酸酯分布。同樣，與HGG-IDHmut-A相比，IDHwt和HGG-IDH-mut-B中線粒體ATP酶抑制劑ATPIF1上pS39位點(diǎn)的豐度較低?？傊?，HGG-IDHmut-B顯示了糖酵解活性增加的分子特征，HGG-IDHmut-A顯示了氧化磷酸化增加的分子特征，與1p/19q共缺失無關(guān)（圖4）。

圖4 IDHmut腫瘤代謝相關(guān)蛋白質(zhì)組差異

4. 與1p/19q共缺失相比，基于蛋白質(zhì)組的亞分層與注釋的腫瘤抑制因子和驅(qū)動因子的分布相關(guān)行更高

接下來，研究者們分析了神經(jīng)膠質(zhì)瘤中注釋的腫瘤抑制因子和癌蛋白。主成分分析分離了IDHwt、HGG-IDHmut-A和HGG-IDHmut-B樣本，但沒有分離1p/19q共缺失狀態(tài)。HGG-IDHmut-B信號與IDHwt信號很相似，但1p/19q共缺失狀態(tài)與統(tǒng)計上的顯著差異無關(guān)。 關(guān)于腫瘤抑制因子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)部分僅在IDHwt或HGG-IDHmut-B中特異性下調(diào)，也有一些在兩者中均下調(diào)。 并且HGG-IDHmut-B和HGG-IDHmut-A顯示了腫瘤抑制因子和癌蛋白磷酸化位點(diǎn)豐度的強(qiáng)烈變化，與1p/19q共缺失狀態(tài)無關(guān)（圖5）。

圖5 IDHwt的亞分層與腫瘤抑制因子、癌蛋白和磷酸化水平的改變有關(guān)

5. HGG-IDHmut-A/B差異在不同的研究中非常明顯

為了驗證上述結(jié)果，本研究重新分析了三個蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)集。與之前研究高度一致的是，在其他三項研究中，參與糖酵解、TCA循環(huán)、氧化磷酸化的代謝蛋白在數(shù)量上非常一致（圖6）。

圖6 HGG-IDHmut-A/B與其他三項神經(jīng)膠質(zhì)瘤研究的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)的比較

拜譜生物小結(jié)

本研究對神經(jīng)膠質(zhì)瘤FFPE樣本進(jìn)行了蛋白質(zhì)組學(xué)和磷酸蛋白質(zhì)組學(xué)的數(shù)據(jù)集分析，表明IDHmut膠質(zhì)瘤可以分為兩個蛋白質(zhì)組亞型，具有不同的能量代謝，總體上比1p/19q共缺失引起的差異更大。并且這種差異出現(xiàn)在四項獨(dú)立研究種，不僅獨(dú)立于1p/19q，而且跨越IDHmut狀態(tài)。石蠟切片作為醫(yī)學(xué)中的常見樣本，具有重要研究價值。針對石蠟切片樣本的特性，拜譜生物超高深度FFPE蛋白質(zhì)組產(chǎn)品在多次不同樣本測試均可實現(xiàn)單針8000+的蛋白檢出。高深度的蛋白檢出可以充分利用罕見疾病或腫瘤等FFPE樣本，實現(xiàn)大隊列樣本回顧性研究、疾病診斷分型、治療靶點(diǎn)篩選、多組學(xué)聯(lián)合分析等豐富的研究應(yīng)用！歡迎大家咨詢！

參考文獻(xiàn)：

Bader JM, Deigendesch N, Misch M, et al. Proteomics separates adult-type diffuse high-grade gliomas in metabolic subgroups independent of 1p/19q codeletion and across IDH mutational status. Cell Rep Med. 2023 Jan;4(1):100877. doi: 10.1016/j.xcrm.2022.100877.