蛋白质组学+单细胞测序联合分析是常见研究思路，主要通过蛋白质组学筛选得到候选蛋白标志物，首先通过蛋白质组学的全面筛查，以初步识别并筛选出潜在的蛋白标志物。再通过结合单细胞转录组数据进一步缩小确定候选标志物，预测调控蛋白的细胞来源，从而深度阐述发病机制的异质性和复杂性问题。
“两招”带你发现新的肿瘤标志物
为精准治疗带来新可能！
2024/6/17发表在《Molecular Cancer》（IF：27.7）杂志，题目为“多组学分析显示，在早期子宫内膜癌中具有新型致癌簇TRAP1（低表达）/CAMSAP3（低表达）的细胞表现出更强的侵袭性行为和更差的预后Multi-omics profiling reveal cells with novel oncogenic cluster, TRAP1low/CAMSAP3low,emerge more aggressive behavior and poorprognosis in early-stage endometrial cancer”。作者通过综合分析蛋白质组学数据结合单细胞分析，揭示早期子宫内膜癌中一个新的致癌基因簇TRAP1low/CAMSAP3low，并发现这种基因簇与癌细胞的侵略性行为和较差的预后密切相关。这一发现为子宫内膜癌的预后评估和个性化治疗提供了新的思路和方法。注：肿瘤坏死因子受体相关蛋白 1（TRAP1）和钙调蛋白调节血影蛋白相关蛋白家族成员 3（CAMSAP3）
一、研究背景
子宫内膜癌（EC）在全球最常见的恶性肿瘤中排名第六，尽管早期子宫内膜癌患者预后良好，生存率高，仍有部分患者恶性进展迅速。早期子宫内膜癌的临床表现各不相同，研究这些差异可以帮助我们找到更准确的预后标志物，以预测疾病的进展。尽管TP53突变在子宫内膜癌的分类中很重要，但它并不足以精确预测每个患者的预后。这篇文章从蛋白质组学入手，选取了不同生存结局的早期子宫内膜癌患者进行分析，从单细胞转录组学水平进一步揭示了两个在p53信号通路中起关键作用的预后蛋白的基本特征：TRAP1和CAMSAP3。TRAP1 low/CAMSAP3 low上皮亚群的特征基因包括了一系列经典的癌基因，并且在肿瘤微环境中与髓系细胞互作紧密。这一发现为早期子宫内膜癌的分子特征提供了新的视角。
二、研究过程
首先通过蛋白质组学自测数据对3种不同结局患者组织样本间的差异表达蛋白进行富集分析（p value < 0.05 and a fold change >1.2 or <0.833 ），通过比较和分析生存患者和死亡患者的肿瘤局灶性组织，上调-DEPs在氧化磷酸化途径显著富集。当比较属于生存患者的肿瘤局灶性组织和癌旁组织时，上调-DEPs在不饱和脂肪酸的合成相关途径中富集。
随后进一步对34个DEPs进行LASSO回归分析，通过交叉匹配得到13个预后相关蛋白AK3、ATF2、NUMA1、CACHD1、ZMPSTE24、TRAP1、COG3、CAMSAP3、COX4I1、PGPEP1、UBL5、HADHA和SNRPGP15，并通过ROC曲线筛选出具有良好的结果预测和诊断性能的13个蛋白。最后通过GSEA分析发现，有5种预后蛋白TRAP1、CAMSAP3、NUMA1、UBL5、COX4I1参与p53信号通路（图1和图2）。
图1：用蛋白质组学筛选预后相关蛋白
图2：早期EC预后蛋白的多组学鉴定和揭示亚型的特征
1.2.单细胞测序
作者选取5名IA期子宫内膜样子宫内膜癌患者肿瘤组织样本及其中3名患者的癌旁组织进行单细胞转录组测序，鉴定出5种已知的主要细胞类型：上皮细胞、间质成纤维细胞、内皮细胞、平滑肌细胞和免疫细胞。通过scRNA-seq进行差异表达分析得到与蛋白质组学数据一致的3个差异表达基因NUMA1、TRAP1和CAMSAP3。这3个差异基因的表达水平显示在不同的细胞簇中同时肿瘤样本中上皮细胞的比例明显高于正常样本（图3）。
图3：转录组学水平上分析预后蛋白的衍生细胞亚群
由于报道EC起源于无纤毛上皮细胞，因此研究人员对除纤毛上皮细胞以外的其他上皮细胞进行重分群，并发现cluster 6中TOP基因包括报道的致癌基因LCN2、SAA1和TFF3，并且NUMA1、TRAP1和CAMSAP3在cluster 6中均低表达。此外，对无纤毛上皮细胞的GSEA分析显示，p53信号通路在cluster 6中下调，这与TRAP1和CAMSAP3衍生的蛋白质组学数据的GSEA一致。因此，将cluster 6定义为TRAP1 low/CAMSAP3 low 细胞群，而后评估其在TME中的基本特征(图4)。
图4：早期EC预后蛋白的多组学鉴定和揭示亚型的特征
随后利用单细胞数据通过CellChat的细胞间相互作用分析显示，上皮细胞与免疫细胞的相互作用最密切。再将免疫亚群赋予细胞身份，包括T细胞、B细胞、NK细胞和髓系细胞以确定哪些免疫亚群与TRAP1 low/CAMSAP3 low 细胞群密切互作(图5)。
分析发现TRAP1 low/CAMSAP3 low 细胞群与髓系细胞尤其是巨噬细胞之间相互作用强度最高，主要的受体配体包括MIF-CD74/CXCL4、MIF-CD74/CD44(图6)。
图5：不同细胞类型之间细胞间通讯的 CellChat 图
2.验证预后蛋白及其在EC患者中预测死亡风险的能力
进一步利用TCGA数据库证实预后蛋白表达与EC之间的相关性，并构建临床预测模型。从TCGA上下载了589例UCEC患者的mRNA测序数据。根据FIGO分期，将患者分为早期组（I-II期，n=395）、晚期组（III-IV期，n=159）和正常人群（n=35）进行差异分析和Kaplan-Meier（K-M）生存分析，发现 TRAP1 和 CAMSAP3 的低表达水平预示着患者预后较差。然后将cBioPortal网站中TP53突变状态的EC患者通过倾向评分匹配（PSM）筛选57例EC死亡患者和110例存活患者进行生存分析可以看到患者的5年生存率迅速下降，提示病情进展迅速，并且根据受试者工作特征（ROC）分析表明TRAP1和CAMSAP3能够预测子宫内膜癌恶性进展的风险（图7）。
图7：预后蛋白的临床验证
3.结论：
TRAP1和CAMSAP3与早期EC患者的预后密切相关，并显著提高了通过IHC检测TP53的疗效。TRAP1 low/ CAMSAP3 low细胞群通过p53信号通路富集并促进癌变。
四、讨论
此项研究运用多组学分析技术（蛋白质组学分析和单细胞测序），揭示了早期子宫内膜癌中特征表型细胞群，这一发现显著深化了我们对该疾病预后的理解。特别地，鉴定到的预后蛋白可能会改善早期子宫内膜癌的精确风险分层。这一突破性进展不仅极大地拓展了我们对子宫内膜癌分子发病机制的认知边界，还为临床领域提供了新的生物标志物，预示着早期子宫内膜癌的诊断精度与治疗策略或将迎来重要革新。
临床问题+蛋白组学分析+单细胞测序
“两招”带你发现新的肿瘤标志物，为精准治疗带来新可能
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