吴琪俊/宁尚伟团队《自然·通讯》：基于蛋白质组学特征解析上皮性卵巢癌不同组织学亚型的分子特征和治疗靶点

上皮性卵巢癌依据组织学亚型可分为透明细胞癌、子宫内膜样癌以及浆液性癌等，其具有不同的解剖学起源、分子特征和预后状态。但上皮性卵巢癌作为一种异质性疾病，其不同组织学亚型中特异性的分子特征和治疗靶点尚未得到充分的研究。

蛋白质组学可以识别和表征驱动恶性肿瘤的功能蛋白，并发现优质的生物标志物以检测早期癌症、预测患者预后、筛选新的药物靶点。基于蛋白质组学特征刻画上皮性卵巢癌不同组织学亚型的分子特征和治疗靶点，将有助于为筛选肿瘤相关的生物标志物和候选分子靶点扩展新的视角。

近日，中国医科大学附属盛京医院吴琪俊团队和哈尔滨医科大学生物信息科学与技术学院宁尚伟团队在Nature Communications上发表了题为“Proteomic characterization of epithelial ovarian cancer delineates molecular signatures and therapeutic targets in distinct histological subtypes”的文章。研究团队对80例透明细胞癌、79例子宫内膜样癌、80例浆液性癌以及30 例对照样本进行了全面的蛋白质组学分析，探究不同组织学亚型的分子特征和治疗靶点，为了解上皮性卵巢癌不同组织学亚型的分子机制以及制定治疗策略提供了宝贵的资源。

文章发表在Nature Communications

·蛋白质组图谱突出了上皮性卵巢癌的异质性

研究团队测序并构建了80例透明细胞癌、79例子宫内膜样癌、80例浆液性癌以及30 例对照样本的蛋白质图谱（图1a）。UMAP分析表明各组织学亚型的蛋白质组之间存在明显差异（图1b）。此外，上皮性卵巢癌的异质性在临床特征也充分体现，如浆液性癌患者具有更大的年龄和肿瘤晚期占比以及更高的死亡率和复发率（图1c-e）。亚细胞定位还表明检测到的蛋白质主要位于细胞核、质膜和线粒体（图1f），这意味着潜在的蛋白质靶点和失调的生物过程。

图1. 上皮性卵巢癌组织学亚型的蛋白质组图谱

蛋白质组学分析揭示上皮性卵巢癌中失调蛋白质影响的重要生物功能

研究团队根据蛋白质组数据确定了上皮性卵巢癌中的失调蛋白质，其中下调蛋白质占主体（图2a）。这些失调的蛋白质主要参与DNA 修复/损伤、细胞死亡、免疫反应、上皮间质转化等重要生物功能（图2b-d），这表明肿瘤细胞的增殖和转移可能是通过异常蛋白质和通路促进的。此外，多种可检测到外泌体蛋白质在划分上皮性卵巢癌和对照组织样本中表现出良好的判别能力，并可在外部CPTAC队列中得到证实（图2e）。

图2. 基于蛋白质组分析阐明上皮性卵巢癌中失调的蛋白和通路

上皮性卵巢癌中信号通路紊乱提示潜在的治疗机会

研究团队整合外部磷酸化数据阐明信号传导通路紊乱对卵巢癌恶化的重要意义，特别是在DNA复制过程中蛋白质丰度和磷酸化水平均呈现上调模式（图3a），促进肿瘤生长和侵袭。此外，我们研究了这些失调信号通路中特定标志物在表达模式、预后价值、分子功能以及可药性等多层面的特征，发现CDK4、CDKN1B和COL1A2可作为潜在治疗靶点（图3b），靶向这些蛋白可能会在未来的临床治疗中获益。

图3. 上皮性卵巢癌中失调信号通路揭示潜在治疗靶点

基于蛋白质共表达网络识别上皮性卵巢癌的候选生物标志物和进展标志物

研究团队构建了蛋白质共表达网络以从整个蛋白质组的角度刻画研究队列的生物学特征，其中Module 4是最大的共表达模块，主要参与核酸转运、RNA剪接和RNA定位等基本功能，而Module 1作为第二大共同表达模块则与多种重要的免疫功能有关，如急性炎症反应、体液免疫反应和免疫效应过程（图4a）。并且蛋白质共表达网络中互作对的平均相关性与STRING 数据库中相似（图4b）。此外，研究团队将每个组织学亚型的相对蛋白丰度叠加到网络上，并发现三个组织学亚型之间存在不同调控的多个模块（如Module 31、Module 7、Module 18等，图4c）。特定模块中的蛋白质异常和功能变异是至关重要的，如Module 31的蛋白质不仅在不同组织学亚型中表达不同，而且在肿瘤晚期样本中高度表达，阐明了肿瘤进展的分子动力学（图4d-e）。特别是，高IFIT3表达患者的总体生存期明显较短，这表明IFIT3可能是上皮性卵巢癌的候选生物标志物和进展标志物（图4f）。

图4. 基于蛋白质共表达网络识别上皮性卵巢癌的候选生物标志物和进展标志物

上皮性卵巢癌不同组织学亚型的分子特征和致病机制

研究团队识别了每种组织学亚型特异性蛋白质并探究其功能（图5a）。依据GO类别分组，透明细胞癌的亚型特异性蛋白质富集于代谢过程，子宫内膜样癌的亚型特异性蛋白质富集于病毒过程中的抗原处理呈现，而浆液性癌的亚型特异性蛋白质富集于细胞内运输和细胞通讯（图5b）。在信号通路中，透明细胞癌的亚型特异性蛋白质参与PI3K-Akt信号通路和TCA循环等通路，子宫内膜样癌的亚型特异性蛋白质参与MHC II类抗原呈递和氧化损伤反应等通路，而浆液性癌的亚型特异性蛋白质参与程序性细胞死亡、B细胞中NF-κB激活等通路（图5c）。另外，这三种亚型特异性蛋白都富集在与 Rho GTP 酶相关的信号通路中（图 5d）。

图5. 比较和刻画上皮性卵巢癌中组织学亚型特异性蛋白质

上皮性卵巢癌不同组织学亚型的潜在治疗靶点

研究团队依据蛋白质的表达水平、预后能力和可药性，分别预测了每种组织学亚型的潜在治疗靶点（图6a-f），特别是MMP7蛋白质具有亚型特异性高表达和预后价值，可能作为治疗浆液性卵巢癌的潜在治疗靶点。另外，研究团队还阐明了MPP7在浆液性卵巢癌细胞的功能，MPP7敲除可降低癌细胞增殖，降低癌细胞G1-S 转换，诱导癌细胞凋亡，并抑制癌细胞迁移和侵袭（图6g-h）。MMP7作为潜在的治疗靶点可能会为浆液性卵巢癌的靶向治疗提供新的视角。

图6. 上皮性卵巢癌中组织学亚型的潜在治疗靶点

综上所述，研究团队基于蛋白质组学特征全面刻画了上皮性卵巢癌中不同组织学亚型的分子特征和治疗靶点，为理解上皮性卵巢癌不同组织学亚型的生物学特征提供了新的见解，为潜在的上皮性卵巢癌治疗方法提供了重要资源。

中国医科大学附属盛京医院妇产科宫婷婷教授和哈尔滨医科大学生物信息科学与技术学院郭爽博士是该研究的共同第一作者。中国医科大学附属盛京医院临床流行病学教研室吴琪俊教授和哈尔滨医科大学生物信息科学与技术学院宁尚伟教授是该研究的共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、兴辽英才计划、以及中国医科大学附属盛京医院345人才项目的支持。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-43282-3