贺福初院士/丁琛教授等团队利用蛋白质组学揭示胃肠道间质瘤分子分型新视角

研究队列：193例未经治疗的 GIST FFPE样本（胃80例、空肠和回肠46例、十二指肠45例、食管12例、结直肠10例）及配对的127例患者的正常邻近组织（NAT）进行蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学分析。随访时收集术后用药信息，共纳入150例未接受甲磺酸伊马替尼治疗的患者和43例术后接受甲磺酸伊马替尼治疗的患者。

验证策略：敲除和过表达SQSTM1/SRSF3细胞系、类器官transwell实验、染色质免疫沉淀、IHC染色、Western blot等。

图1 研究策略

一、GIST队列的蛋白质组学景观

图2：肿瘤和癌旁蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学分析

通路富集分析表明，在肿瘤中高表达的蛋白在剪接体和间隙连接中显著富集，在磷酸化蛋白质组中也有相同发现（图2F,G）。而NATs中表达上调的蛋白在代谢相关的通路中富集（图2D），对于NTAs的磷酸化蛋白质组，富集途径与观察到的蛋白质不同，是通过PKC和MAPK调节Rho蛋白信号转导，激活GTPase活性和胃泌素-CREB信号途径（图2G）。此外，KIT和PDGFRA突变是GIST的关键驱动因子，蛋白组学结果发现这两种蛋白在肿瘤中均显著上调。

二、MAPK7 在GIST中通过磷酸化促进肿瘤细胞增殖

图3：NIH分类的蛋白质组学分析

蛋白差异分析结果显示34个转录因子（TFs）/激酶与PFS呈负相关。其中10个蛋白（5个激酶和5个TFs）在NIH_H肿瘤中表达量最高。接下来，研究人员根据磷酸化底物的表达水平推断激酶活性，并确定了2个蛋白（MAPK7和CSNK1D）在肿瘤中表达水平和激酶活性升高，相关性分析显示只有MAPK7的表达与其激酶活性呈正相关（图3H-I）。揭示MAPK7可能在NIH_H GIST患者中发挥重要作用。构建过表达和敲低MAPK7细胞系，过表达MAPK7细胞系后激酶抑制剂处理、MAPK7敲低细胞系的野生型MAPK7载体转入等一系列细胞实验证实MAPK7 在 GIST 中通过磷酸化促进肿瘤细胞增殖的潜在作用。

三、不同位置GIST的蛋白质组学表征

图4：不同部位的胃肠道间质瘤的蛋白质组学特征

四、SQSTM1与GIST的药物敏感性相关

图5：SQSTM1与GIST的药物敏感性相关

为了进一步探索St和JI 患者之间影响药物敏感性的不同机制，研究人员筛选了6个与药物敏感性相关的蛋白，其中SQSTM1与药物敏感性的相关性最高（图5D,E），免疫组化（IHC）染色进一步证实了SQSTM1在JI患者中高表达（图5F）。将接受治疗的患者分为敏感组和非敏感组，发现非敏感组的葡萄糖代谢相关蛋白表达上调，且SQSTM1在非敏感组中显著高表达，表明SQSTM1可能是影响GIST药物敏感性的关键分子。

五、GIST 患者的蛋白质组亚型分类

图6：GIST患者的蛋白质组学亚型

接下来，对蛋白质组学亚型中的激酶进行了磷酸化蛋白质组学分析，确定了3个亚型的特征激酶，分别是C1中ATR和CDK1、C2中MAP2K1和RET以及C3中ARAF和BRAF。为了鉴定亚型特异性的药物蛋白，研究人员重点研究了71个在肿瘤中表达显著高于NATs的致癌基因，其中包括15个与PFS负相关的蛋白（图6E，F）。与其他亚型相比，SRSF3是唯一在C1中高表达的癌基因，免疫组化验证SRSF3在肿瘤中的表达高于NATs中，因此SRSF3可能促进C1患者GIST进展。

六、SRSF3通过增强氧化应激来促进GIST的进展

图7：SRSF3通过增强氧化应激来促进GIST的进展

与PRKCD活性相关的底物磷酸化水平中有3个磷酸位点也与SRSF3呈正相关，其中CYBA/T147与预后呈负相关，CYBA/T147磷酸化可以促进NADPH氧化酶复合物的组装以及活性氧（ROS）的产生，研究人员推测SRSF3通过影响氧化应激促进GIST增殖，通过对细胞模型中ROS水平测定等相关实验证明MIER1是SRSF3的上游调控转录因子，SRSF3的上调通过PRKCD介导的GIST氧化应激促进肿瘤细胞增殖。

此外，研究人员基于xCell算法的反卷积分析显示了来自不同部位的肿瘤之间存在不同的免疫浸润模式。为了进一步说明同一肿瘤位置免疫特征的异质性，将GIST患者根据免疫微环境分为4个预后差异的免疫簇，发现以T细胞（Im-I和Im-II）为特征的免疫簇的患者预后较好。