J Clin Invest｜多组学又一力作！吸烟诱导肾细胞癌的代谢重编程

透明细胞肾细胞癌(ccRCC)是最常见的组织学定义的肾癌，它包括几种预后不同的遗传亚型，ccRCC的特征还在于显著的代谢重编程。吸烟是ccRCC的一个既定的危险因素，对肿瘤病理生物学有未知的影响。

转录组结果显示OxPhos基因的表达在吸烟ccRCC组中受到诱导

聚类分析结果显示在ccRCC中，基因表达模式与吸烟状态的相关性比与肿瘤分级或VHL状态的相关性更明显。ROC曲线表明根据吸烟状况将样本分组具有较高的准确性。通过非参数分析证实了在来自LTS的ccRCCs中呼吸链基因的显著诱导。这些基因包括线粒体钙和丙酮酸转运蛋白、复合物ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅴ的亚基和苹果酸脱氢酶1 (MDH1)，苹果酸-天冬氨酸穿梭酶(MAS)活性所必需的细胞溶质酶。

代谢组结果分析

NKT和ccRCCs之间有68种代谢物显著变化，与NKT相比，ccRCCs中46种升高，22种降低。代谢途径富集分析使用了ccRCC中丰度增加的所有代谢物，揭示了Warburg效应，但是在来自NS和LTS的ccRCC中糖酵解中间体的丰度没有差异。对NKTs和ccRCCs的代谢物稳态水平分析显示，与NS对比，来自LTS的NKTs中有15种代谢物发生了变化，ccRCCs中有8种代谢物发生了变化。LTS两种组织中含量最高的代谢物是苯乙酰谷氨酰胺，四种代谢物在来自LTS的NKTs和ccRCCs中的丰度较低，分别是眼用酸(OPH)、蛋氨酸、次牛磺酸和葡萄糖，OPH被认为是与谷胱甘肽消耗反向相关的氧化应激生物标志物。 

TS可诱导代谢重编程

分析显示，所有组织中的代谢物之间存在显著的正相关性。edges表示单个代谢物之间的关联，研究确定了大量独特的edges，即在NKT和ccRCCs中独特偶联的代谢物对，与吸烟状态无关，与肿瘤代谢重编程一致。此外TS暴露后会诱导NKT和ccRCCs中出现大量独特的edges，这表明发生了实质性的代谢变化。

TS使细胞代谢远离糖酵解

与NS相比，TS最显著的影响之一是糖酵解中间体和组织中所有其他代谢物之间的关联数量减少，尽管来自NS和LTS的ccRCCs的相关性数量高于各自的NKTs。特别是，在NS的ccRCCs和NKTs中发现的糖酵解代谢物与嘌呤的显著一致性在LTS中丢失了。FBP、GADP、PG、PEP和PYR在LTS肿瘤中的关联数量明显较低。在来自NS的ccRCCs中，糖酵解中间体之间有显著的一致性，这些关联在LTS的ccRCCs中是不存在的。

与正常肾组织相比，ccRCCs中主要的糖酵解能量产物三磷酸腺苷显示出增加的稳态水平和更高数量的相关性。然而，在来自NS和LTS的ccRCC中ATP的相关性不同:ATP仅在来自NS的ccRCC中与四种糖酵解中间体FBP、GADP、PG、PEP相关，而这些关联在来自LTS的ccRCC中不存在。

TS诱导TCA循环和苹果酸-天冬氨酸穿梭的重编程

与NS相比，我们在LTS的ccRCCs中发现了更多的ATP与TCA循环中间体的相关性。在来自LTS的ccRCCs中，ATP与苹果酸、柠檬酸、NAD和NADH相关，而它仅与来自NS的ccRCCs中的乙酰辅酶a、氧戊二酸和NAD相关。与NS相比,来自LTS的ccRCCs中苹果酸的关联数量增加。重要的是，苹果酸在LTS肿瘤中与天冬氨酸、谷氨酸、NAD和NADH有联系，而在NS中不存在。这些数据表明TS对苹果酸-天冬氨酸穿梭（MAS）活性的影响。

金属组结果分析

来自LTS的NKTs和ccRCCs中镉和砷的积累量显著增加，来自LTS的ccRCCs中铜的累积增加，在细胞色素氧化酶复合物有显著的铜富集，来自LTS的ccRCCs中差异调节的基因中编码铜相关蛋白的基因也显著富集。二甲基砷(DMA)是肾脏排泄到尿液中的一级衍生物，甲基化被认为是一个解毒过程；然而，甲基化形式也有致癌作用。来自LTS的NKTs和ccRCCs都显示无机砷水平增加，而肿瘤也显示了DMA的减少。

代谢特征是TCGA（NS+LTS）中ccRCCs分层的一个因素

研究者选择了一组154个代谢相关基因(MG-154)，包括来自LTS的ccRCCs的RNA-seq分析中上调的基因，编码线粒体呼吸复合物亚单位的基因，以及TCA循环和糖酵解的酶基因。MG154将CTSC肿瘤分为三个亚型，OxPhos/TCA循环基因的共表达模式与吸烟相关。MG-154基因组将TCGA组群分为六个亚型。

六种TCGA亚型与不同的10年总生存率（OS）相关,亚型4的OS为20.6%，明显低于亚型1(OS 67.1%)和亚型3(OS 76.8%)。