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期刊：Cell；影响因子：38.637   发表单位：德克萨斯州休斯敦贝勒医学院等         子宫内膜癌是源自子宫内膜的恶性肿瘤。2020年2月13日在《Cell》杂志上发表了一篇有关子宫内膜癌的大规模多组学研究报道，描述了95例子宫内膜癌的特征，包括83个子宫内膜样肿瘤和12个浆液性肿瘤，以及49个正常组织。研究人员对每个肿瘤和正常样品进行了全外显子组、全基因组、全转录组和miRNA测序、以及DNA甲基化分析，并量化了样品中蛋白质和翻译后修饰（PTM）位点的相对水平。         肿瘤分为四个基因组亚型：POLE，一种罕见的超突变亚型，具有子宫内膜样组织学和良好的预后；微卫星不稳定性（MSI），一种超突变的子宫内膜样亚型；低拷贝数（CNV），由其余大多数子宫内膜异位病例组成；高CNV，包括所有浆液性和最具侵袭性的子宫内膜样肿瘤。该队列包括7个POLE、25个 MSI、43个低CNV和20个高CNV肿瘤，蛋白质和PTM水平在基因组亚型之间有所不同。         研究小组报告说，所有的体细胞突变中约有61％发现于7个POLE肿瘤中，而MSI肿瘤携带了该队列中所有InDel的88％。此外，他们还确定了INPPL1、KMT2B和JAK1作为MSI亚型的推定显著突变基因（SMG）。在另一项分析中，研究小组检查了TP53突变，在该队列的23个肿瘤中发现了它们，包括所有浆液性癌。没有将所有TP53突变的肿瘤分组在一起并寻找单一的分子表型，而是通过突变类型和位置将它们分开，并鉴定了一些蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学特征。         研究小组还比较了癌症亚型之间的蛋白质组学和转录组学变化。他们根据DNA损伤反应（DDR）标记磷蛋白为每个样品产生了分数，发现DDR高样品富含浆液性肿瘤，因此富含CNV高亚型；而子宫内膜样肿瘤来自高CNV、POLE和MSI基因组亚组。这表明活性DNA损伤信号转导很大程度上不依赖于基因组亚型。         作者强调，将蛋白质、磷酸化和乙酰化的全面定量测量与基因组和转录组学测量相结合，不仅为与癌变相关的基本生物学过程提供了新颖的见解，而且还为子宫内膜癌的潜在治疗方法提供了有趣的线索。         对95个子宫内膜癌进行了全面的蛋白质组学表征，包括83个子宫内膜样癌和12个浆液性肿瘤。这项分析揭示了扰动对p53和Wnt /β-catenin途径的可能新结果，确定了circRNA在上皮-间质转化中的潜在作用，并提供了有关临床和基因组肿瘤亚组的蛋白质组学标志物的新信息，包括与已知的关系可药物化途径。广泛的全基因组乙酰化调查对连接Wnt信号传导和组蛋白乙酰化的调控机制产生了深刻见解。研究还表征了肿瘤免疫状况的各个方面，包括免疫原性改变、新抗原、常见的癌症/睾丸抗原和免疫微环境，所有这些都可以为免疫治疗决策提供依据。 蛋白质基因组学为子宫内膜癌的致癌信号传导提供了新的见解； 全乙酰化组和磷蛋白组的调查发现了新的调控机制； QKI、circRNA和miRNA形成一个潜在的反馈环，促进EMT； 抗原呈递缺陷可使MSI肿瘤对检查站封锁产生抵抗。         95个子宫内膜癌肿瘤（83个子宫内膜样和12个浆液性）中，包括7个POLE、25个MSI、43个低CNV和20个高CNV肿瘤。基因组亚型之间的蛋白质和PTM水平有所不同，低CNV亚型的细胞周期蛋白相对磷酸化相对较低，且磷酸化与细胞转运和代谢蛋白的增加有关。高CNV高亚型在参与ATM信号转导的蛋白质上具有增强的磷酸化作用。POLE，MSI和高CNV亚型通常会抑制错配修复。浆液样品具有最高上调的核糖体生物发生，这与癌症的预后不良有关。         大约所有体细胞突变中的61％出现在7个POLE肿瘤中。MSI肿瘤携带了队列中所有InDel的88％，并且微卫星InDel分析发现该亚型中的显著突变基因（SMG）的突变率更高。所有JAK1移码突变都在MSI样品中，并且来源于微卫星插入缺失，其与高肿瘤等级相关并促进MSI样品中的免疫逃逸。         第一部分首先通过多组学全局关联的方式，概况所有样本特征。在下文中，则更侧重在2-3个组学的局部关联，并在特定的分子或通路水平上阐释某些细节特征。以显著突变基因（SMG）入手，讨论对蛋白质组（关注突变与蛋白表达量的联系）和磷酸化蛋白质组（关注突变与蛋白活性的联系）的影响。在具有TP53突变的肿瘤中观察到p53自身水平以及p53途径中的其它蛋白质（例如CDK1和CHEK1）的水平增加。顺式磷酸化的ARID1A、MAP3K4、KMT2D和INPPL1的水平降低，但磷酸化的β-catenin和p53的水平升高。截断突变导致ARID1A，INPPL1，JAK1，PTEN和RBM27蛋白水平降低。突变对队列中蛋白质水平的影响往往与磷蛋白水平相关，结合RNA水平的无差异性表明了强有力的翻译和蛋白质稳定性相关的调节。    患者来源的癌症组织乙酰酶组的表征受到限制，观察到乙酰化蛋白质在参与剪接、转运RNA、蛋白质合成和降解以及代谢途径的子宫内膜癌肿瘤的富集。组蛋白乙酰化模式存在很大程度的异质性，但与离散的基因组亚型或临床特征无强关联。BRD3蛋白水平与几个H2B N端乙酰化位点之间存在正相关，表明BRD3可能与H2B N端乙酰基残基结合防止其脱乙酰。IRT1和SIRT3与H3乙酰化之间的负相关性表明这些组蛋白脱乙酰基酶可以调节H3K27和K36乙酰化水平。     评估突变如何影响组蛋白乙酰化，强调了乙酰化驱动机制在Wnt信号传导中的重要性，CTNNB1热点突变体中BRD3和SIRT1蛋白水平的增加，具有高H2B乙酰化水平的样品中的几个Wnt途径基因中的基因表达上调。     FOXA2-K274在脱乙酰基时会降低FOXA2的稳定性，低CNV亚型中增加的FOXA2乙酰化可能表明该蛋白的稳定性和活性得到改善，这可能会促进低CNV的子宫内膜癌肿瘤的增殖。     该部分是乙酰化和基因组变异的局部关联分析，结果突出了子宫内膜癌中乙酰基的异质性以及显著突变基因（SMG）对组蛋白乙酰化水平的潜在影响，可能通过与Wnt信号通路、BRD蛋白和甲基化蛋白相互作用对肿瘤生物学产生总体影响。还确定肿瘤特异性上调翻译延伸因子和甲基转移酶蛋白中乙酰化水平的上调，以及在更具侵略性的CNV高亚型中FOXA2的潜在作用。    DNA甲基化分析显示MSI肿瘤中全基因组CpG岛甲基化升高，并导致DNA修复途径的抑制。转录组学和蛋白质组学数据对体细胞拷贝数变化（SCNA）的综合分析显示，高CNV的肿瘤中反式作用最强的SCNA 集中在1q、3q、4q和20q染色体上。1q扩增与p53途径抑制相关，与3q扩增呈正相关的蛋白质包括DNA复制和细胞周期蛋白质，受4q损失影响最大的途径包括细胞骨架和纤毛组装。联合DNA甲基化修饰，阐述DNA修复途径的表观沉默；拷贝数变异和表达谱分析的结合，阐述缺失或扩增与表达失调。    还基于ceRNA机制讨论了小部分的circRNA。circRNA调节剂QKI的蛋白质水平在EMT期间被上调，并且可以通过调控数百个选择性剪接靶标来促进EMT。由于circRNA可以充当miRNA海绵来调节miRNA活性，作者预测了circRNA中与QKI水平相关的miRNA结合位点，并发现这些miRNA的活性可能被QKI阻止，提示了促进DNA修复中EMT的机制。    大规模组学数据集的最终目的是寻找明确区分疾病亚型的关键分子。确定分子亚型标志物至关重要，以期促进早期诊断和确定可能的治疗靶点。作者联合基因组变异、转录、蛋白以及表观修饰水平寻找标记，考虑到药物靶向主要是蛋白互作结合，因此将蛋白磷酸化修饰作为重点。由于具有高CNV肿瘤的患者无论组织学如何，其预后都特别差，因此着重于寻找过度激活的蛋白质来开发新的化学疗法药物。基于磷酸蛋白质组学数据推断的激酶活性，在高CNV的子宫内膜样肿瘤中被激活的几种激酶可被多种FDA批准的药物作为靶向。        将蛋白质、磷酸化和乙酰化的全面定量测量与基因组和转录组学测量相结合，不仅为与致癌相关的基本生物学过程提供了新颖的见解，而且为子宫内膜癌的新治疗方法提供了引人入胜的线索。这项研究在基因组，转录组和蛋白质组学水平上全面介绍了子宫内膜癌的分子系统。证实了先前在基因组和转录组学水平上描述的预测事件的蛋白水平表达，并证明了不同的子宫内膜癌亚型可以通过其蛋白质水平和随后的翻译后修饰模式可靠地加以区分。尽管本文提供的结果主要是观察性的，但它们为临床相关性的多个假设提供了基础，科学界可以进一步探索这些假说。

期刊：Nat Commun；影响因子：12.121   发表单位：（北京）国家蛋白质科学中心等    弥漫性胃癌（DGC）是一种难以治疗的癌症，且患者往往预后不佳。国家蛋白质科学中心（北京）和北京大学肿瘤医院的研究人员于2018年5月发表在《Nature Communications》的一项新研究表明，肿瘤和微环境中的蛋白质组学图谱可以为个性化治疗提供额外的信息。通过分析84名弥漫性胃癌患者的肿瘤和微环境样本中的蛋白质组和外显子组，研究人员定义了细胞周期、EMT和免疫过程富集三种蛋白质组亚型，以及相关的肿瘤-微环境基因突变、生存模式和可能的治疗目标。     弥漫型胃癌（DGC）是胃癌的一种亚型，预后很差且治疗选择很少。本篇研究展示了来自84个DGC患者的数据集，该数据集由11340个基因产物的蛋白质组和274个癌症驱动基因的突变信息组成，涵盖配对的肿瘤和临近组织。基于差异蛋白质组，DGC可以分为三种亚型（PX1-3）。PX1和PX2的细胞周期失调更突出，PX2具有额外的EMT过程。PX3富含免疫反应蛋白，存活率最差，对化学疗法不敏感。数据分析揭示了DGC的四个潜在治疗靶点，并为DGC患者，特别是PX3患者推荐免疫治疗。该数据集提供了DGC中信号通路改变的详细信息，并指出蛋白质组分析在癌症分子分型中的优势。     胃癌（GC）是全球癌症死亡的第三大原因，特别是在东亚地区。弥漫型胃癌（DGC）占胃癌的大约30％，并且具有差的临床结果很少有针对性的治疗方案。DGC主要被分类为基因组稳定的肿瘤。先前的研究已经鉴定了胃癌驱动基因和基因的转录水平，提到了我们对胃癌中失调途径的理解。     整合的蛋白质组学分析为理解癌症生物学提供了一种新的范式，并具有功能背景来解释基因组数据。本研究进行了DGC的首次蛋白质组学分析，揭示了DGC的三种蛋白组亚型，为数据挖掘和临床验证指导提供了丰富的资源。     作者收集了84例弥漫性胃癌及其临近正常组织样本，用于蛋白质组分析和靶向外显子测序。蛋白组定量了11340个基因表达，大量蛋白质被注释为细胞外基质或细胞外空间，表明DGC蛋白质组数据集包括肿瘤微环境。基因组分析共检测到183个基因的7197个体细胞变异，TP53、CDH1、KMT2D、RHOA、ARID1A、APC和PIK3CA被检测为高频突变，WNT（APC和CTNNB1）和NOTCH（NOTCH1和NOTCH2）等发育途径包含大量突变基因。    PCA证明了肿瘤蛋白质组和临近组织之间蛋白组的明显区别，揭示了DGC的蛋白质组学格局发生了变化。基因本体论注释表明，肿瘤蛋白质组在上皮间质转化（EMT）、细胞周期、DNA复制、检查点、E2F，p53信号传导和炎症反应途径中更富集，而非肿瘤组织蛋白质组富集了更多代谢途径如脂肪酸代谢、氧化磷酸化和氨基酸代谢。许多包括消化、吸收、分泌和胃酸生成等在内的胃功能蛋白，如PGC、GIF、GAST和ATP4A在肿瘤中丢失，胃组织特征的丧失是DGC的重要总体特征。     差异蛋白分析进一步显示，肿瘤中细胞周期调节（CDK1、HAT1、DNMT1）、DNA复制（MCM2-7解旋酶、RRM1-2）、凝缩蛋白复合物（SMC2/4、NCAPD2，NCAPG）和代谢（NNMT、MAGED2）的蛋白质增多。包括转化生长因子（TGF）、WNT、NOTCH和干扰素（IFN）在内的癌症驱动途径被上调，蛋白质在配体和受体水平上显著增加，表明DGC中癌症驱动因子通路失调。    基于差异表达蛋白聚类突出显示三种DGC亚型，并分析了分子亚型和临床预后的关联。细胞周期亚型（PX1）包含最少数量的差异表达蛋白，这些蛋白在细胞周期相关过程中富集；EMT亚型（PX2）不仅富含细胞周期蛋白，而且富含EMT过程中的蛋白；免疫学过程富集亚型（PX3）的特征是免疫相关蛋白质富集。PX1亚型的总生存期（OS）最佳，而PX3亚型的OS最差，且PX3亚型患者的化疗没有显著的预后改善。    为了研究基因组和蛋白质组之间的相关性，作者着重于具有蛋白质组改变模式的驱动基因的DNA突变。PX1亚型的DNA突变数最少，PX3亚型的突变数最多。PX3中的DNA突变表现出多种途径的富集，包括CXCR4、PI3K-AKT和粘着斑途径。在存在显著蛋白改变的9个驱动基因中，突变肿瘤抑制基因（TSG）产物（ARID1A、ATM、BAX、PLEKHA6、SOX9）显著降低，癌基因产物（MED12）升高。另外，对于最高频突变的9个基因（TP53、CDH1、KMT2D、ARID1A、FAT4、RHOA、SPTA1、APC和PIK3CA），它们也显示与大量蛋白的表达改变存在反式作用。    作者尝试根据蛋白质组学数据的特点来提名候选药物，筛选出23个与预后相关的胃癌候选蛋白药物靶标。通过分析DGC的通路特征，作者揭示了DGC的脆弱性，并提示未来可以考虑在以下4种途径作为出发点寻找靶向药物：经典的肿瘤生长通路、代谢和氧化应激过程、细胞黏附和侵袭过程以及肿瘤和肿瘤微环境中的免疫调控。最后，作者还检查了目前正在开发用于癌症免疫治疗的药物靶标，提供证据支持上述潜力治疗靶点可以为DGC患者，特别是PX3亚型患者提供潜在的免疫治疗目标。    本篇研究首次展现了DGC的蛋白质组学图谱，呈现了改变的癌症蛋白质组的全景，并在蛋白质组水平上分析和提取DGC中改变的信号通路。研究将患者分为与临床结果、治疗反应和生物学特征相关的三种分子分型，并揭示了DGC在蛋白质组水平上的异质性和多样性，蛋白质组亚型的特征是信号通路和临床预后明显改变。通过分析来自同一患者的肿瘤和附近组织的蛋白质组，还提名了潜在的药物靶标。研究建议在提名用于治疗和开发药物的药物靶标/候选药物时，除考虑肿瘤中的差异表达外，还要考虑过表达和预后之间的相关性。将来研究DGC提名的4类靶向途径和23种潜在药物候选将很有趣。此外，对肿瘤及其微环境的分析也描绘了DGC中的免疫蛋白格局。PX3亚型可能无法从化学疗法中受益，但可能成为免疫疗法的主要靶标，未来如何将蛋白质组学的分型转化为临床应用将是未来的重要研究方向。