研究背景
肝癌是全球癌症死亡的主要原因之一。肝癌主要包括肝细胞癌（HCC），肝内肝管癌（CCA）以及混合型肝癌（MCA）三种病理学类型。原发性HCC是最常见的原发性肝脏恶性肿瘤，占肝脏恶性肿瘤的80%以上；CCA是第二常见的原发性肝脏恶性肿瘤，占肝脏恶性肿瘤的10%~15%；MCA在原发性肝脏恶性肿瘤中所占的比例较小。HCC和CCA在发病机制，生物学行为等方面存在显著差异，虽然两者在肿瘤生物学方面得到广泛的研究，但对HCC和CCA的分子特征仍缺乏全面和系统的了解。 本研究中，作者基于数据独立采集质谱（DIA-MS）技术表征了HCC和CCA的蛋白质组学图谱。
主要成果
研究设计
图1 实验设计及工作流程
研究结果
DIA-MS数据分析及质量控制
作者对队列1中56例肝癌样本及其癌旁组织进行DIA-MS分析，同时为了减少批次效应，在样品制备和质谱采集过程中，所有样品都被随机编号。另外，为了质量控制，从112份样本中随机抽取26份作为技术重复。本研究中，作者使用三种软件（Spectronaut，DIA-NN ，EncyclopeDIA）来处理DIA数据，但由于算法的差异，同一数据集使用不同的软件工具解析得到的定量结果存在部分差异。作者通过DIA工具鉴别了104489种多肽，量化了8057种蛋白型蛋白（图2A，B）。其中，34214个多肽和4348个蛋白型蛋白被三个DIA软件工具一致地定量。
图2 DIA质控数据分析
HCC与CCA不同的蛋白质组图谱和特征
然后作者分析了CCA数据集。与相邻良性组织相比，CCA样本中共有820个蛋白显著失调。与HCC不同的是，CCA肿瘤组织中大部分被调控的蛋白（820个蛋白中的97%）下调（图3C）。这些蛋白的IPA富集表明，CCA组织中大部分被调控的通路被抑制。这些途径主要与肝脏代谢过程相关，如氧化磷酸化、脂肪酸β-氧化I、血清素降解、缬氨酸降解I和异种代谢PXR信号（图3D)。
图3 肿瘤组织的差异表达分析
接下来，作者比较了HCC组和CCA组之间的差异表达蛋白。其中HCC和CCA肿瘤样本共有296个下调蛋白和17个上调蛋白（图3E）。然后，作者使用 Metascape对这些蛋白进行途径富集分析。296个下调蛋白主要参与与小分子代谢过程相关的途径（图3F）；17个上调蛋白参与了系统进展、超分子纤维组织和蛋白质复合物寡聚化等过程。
为了研究HCC和CCA之间的差异，作者在HCC和CCA组织之间进行了基因集富集分析（GSEA）（图3H）。其中细胞外基质（ECM）相关的信号通路在CCA肿瘤组织中显著富集。HCC中最显著的通路与脂质代谢相关（图3H）。
区分HCC、CCA与良性组织的关键蛋白
图4 基于机器学习的HCC、CCA和良性组织分类
基于机器学习的HCC、CCA与肿瘤组织的分类
然后，作者在独立验证队列中评估了模型的性能，该队列包含34例HCC患者和17例CCA患者。结果表明AUC值为0.92，敏感性、特异性、PPV和NPV分别为0.89、0.94、0.89和0.94（图5A、F和G）。
总结
本研究中，作者基于质谱技术对肝细胞癌（HCC）和肝内胆管癌（CCA）患者的组织样本进行蛋白质组学分析，并对蛋白质组图谱进行了表征。通过对HCC和CCA进行差异蛋白质组分析，作者发现HCC中的脂质代谢异常以及CCA中细胞外基质相关的通过活化。最后构建了一个区分HCC和CCA的蛋白分类器。该文章对于HCC和CCA的蛋白质组特征提供了基本见解。
参考文献
Yi X, Zhu J, Liu W, et al. Proteome Landscapes of Human Hepatocellular Carcinoma and Intrahepatic Cholangiocarcinoma. Mol Cell Proteomics. 2023;22(8):100604. doi:10.1016/j.mcpro.2023.100604
编译：小郭
校对：Evan Flle
排版：花城诚成
封面来源：Freepik
2024-07-21
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