Cell Discovery | 蛋白基因组学揭示甲状腺髓样癌分型及治疗靶标

图1 文章标题

实验样本及设计

（1）研究队列：来自甲冠东方-甲状腺肿瘤专科联盟（OTTA）中五家中国三级医院的102名MTC患者；

（2）样本类型：MTC肿瘤组织、正常对照组织、外周血； 

（3）组学方法：外显子测序（102 pairs）、蛋白组学（102 tumors）和磷酸化蛋白组学（74 tumors）、转录组测序（101 tumors）和DNA甲基化芯片（78个tumors）。

图2 本研究实验设计示意图

文章结果

图3 中国MTC队列中驱动基因突变情况及其对应的临床病理和下游分子意义

为了深入了解MTC肿瘤的分子共性和异质性，基于蛋白组数据进行了无监督聚类分析，确定了三种具有不同分子特征的亚型：Cluster-I富集多种细胞代谢的途径，被命名为代谢亚型（Metabolic subtype）；Cluster-II显示基底因子蛋白表达升高，且具有更高的翻译活性，被命名基底亚型（Basal subtype）；Cluster-Ⅲ的特点是细胞外基质相关蛋白和通路显著上调，被命名间质亚型（Mesenchymal subtype）。

进一步综合多组学数据发现，三种亚型在遗传和表观遗传模式上存在差异：（i）RET^M918T驱动的肿瘤以间质亚型为主，而RAS突变在代谢亚型中的发生率更高；（ii）在体细胞拷贝数变异（SCNA）方面，代谢亚型的基因组稳定性最差，基底亚型则相对最稳定；（iii）在表观基因组水平上，间质亚型显示出相对较高的DNA甲基化水平。同时，甲基化对应基因的通路富集在各亚型间具有较大差异性。

图5 三种蛋白组亚型的甲基化分子特征分析

在临床病理与预后上，与基底亚型相比，间质亚型显示更高的TNM分期和不良的SRFS，因此该亚型可能具有更强的侵袭性。代谢亚型的恶性程度在三种亚型中表现中等。综上所述，蛋白组亚型之间的差异，促使我们进一步深入研究各亚型的多组学特征，从而在更深层次上揭示MTC的肿瘤异质性。

图6 三种蛋白组亚型甲基化差异基因KEGG富集和临床预后分析

图7 代谢亚型激活的致癌通路

同时，结合基因突变、蛋白组数据和转录组数据发现代谢亚型的细胞周期信号有显著的激活。此外，该亚型同源重组缺陷（HRD）得分更高，表明该亚型的基因组不稳定性较大。

图8 代谢亚型增强的细胞周期信号通路和HRD

图9 基底亚型具有增强的神经内分泌特性

根据蛋白组学数据显示，超过25%的基质蛋白在间质亚型中显著上调，并且大部分是可分泌蛋白，具有作为唾液或血液生物标志物的潜力。其中有两个腱蛋白家族成员TNC和TNXB在间质亚型中显著富集。通过组织芯片对TNC进行了IHC染色，结果显示TNC在间质、基底和代谢三个亚型中的阳性率分别为66.7%、14.3%和27.3%，这一结果与组学数据的结果类似。而临床数据分析显示，较高水平的TNC/TNXB表达与晚期TNM分期相关，且具有较差的SRFS。因此，TNC/TNXB具有成为MTC肿瘤候选生物标志物和预后指标的潜力，不过还需要更大的独立队列来进一步验证。

图10 间质亚型候选标志物分析

同时，研究团队发现间质亚型中血管生成关键的转录激活因子STAT3信号通路增强。而关键血管生成因子PDGFRB和VEGFR1在间质亚型中也显著上调，其不仅是FDA批准的酪氨酸激酶抑制剂（TKI）卡博替尼的药物靶点，也是其他几种TKIs在晚期MTC临床试验中的靶点。此外，索凡替尼在局部晚期或转移性MTC和其他神经内分泌肿瘤患者中显示出了良好的疗效。除了VEGFRl，索凡替尼还靶向抑制肿瘤相关巨噬细胞极化的抗肿瘤靶点CSF1R。该研究的转录组数据显示间质亚型中具有较高CSF1R转录水平，同时M2、M1表型巨噬细胞、树突状细胞的浸润增强，且免疫评分增加。

图11 间叶亚型候选标志物筛选和TKIs药物靶点分析

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