Nat Commun | 蛋白质组学揭示病毒性肝癌治疗靶点
发性肝癌是一种高度异质性肿瘤。其组织学病理分型可分为肝细胞肝癌、肝内胆管细胞癌和混合型肝癌三种类型。在亚洲，乙型肝炎病毒（HBV）或丙型肝炎病毒（HCV）感染在肝细胞癌的发生发展中起主要作用。在西方，酒精性肝病和非酒精性脂肪性肝炎是更普遍的驱动因素。尽管阿替利珠单抗联合贝伐单抗一线治疗晚期肝癌取得了成功，然而，治疗有效率仅为约30%，且几乎不可避免地会出现疾病进展。肝癌异质性的分子特征、用于指导个性化治疗的预测生物标志物仍待进一步研究确定。
2022年10月29日，日本理化学研究所横滨综合医学科学中心Hidewaki Nakagawa教授团队在Nature Communications上发表了一篇名为Proteo-genomic characterization of virus-associated liver cancers reveals potential subtypes and therapeutic targets的文章，对259例原发性肝癌（主要为HCV和HBV阳性）从蛋白质组学层面检测~300个蛋白，发现基于蛋白质基因组特征，可指导肝癌精准分型和靶向治疗。
蛋白质是行使细胞功能的主要单位。RNA和同源蛋白质之间是弱相关、动态调节的（如磷酸化），RNA表达并不能直接预测蛋白质表达。因此，临床肿瘤组织的蛋白质组学分析有望解释原发性肝癌的分子异质性。
研究者收集了259例HBV/HCV阳性原发性肝癌样本，进行如下检测：
-蛋白芯片检测300种蛋白质组信息。
-全基因组测序进行基因变异分析。
-RNA-Seq进行转录组分析。
基于蛋白质表达特征的共聚类分析，患者被分为R1、R2和R3三个亚型，并筛选出了22种预后相关蛋白标志物。
-R1亚型淋巴相关生物标志物高表达，存在免疫细胞浸润，预后较好。该亚型更可能从PD1/PD-L1抑制剂治疗中获益。HBV阳性患者居多。
-R2亚型存在TP53突变的晚期增殖性肿瘤，VEGF2高表达，侵袭性最强，预后最差。甲胎蛋白（AFP）水平较高，HCV阳性患者居多。提示可能从抗VEGFR2抗体雷莫芦单抗治疗中获益。
-R3亚型存在CTNNB1突变、mTOR信号通路激活。可能从mTOR抑制剂依维莫司治疗中获益。
基于蛋白质组的精确患者分层有助于指导肝癌精准治疗。
肝癌的蛋白质组学亚型
为了深入了解肝癌的异质性，研究者基于蛋白质丰度对259例肿瘤样本进行聚类，53例为R1亚型、100例为R2亚型 ，106例为R3亚型，各亚型与其临床特征存在多种关联。
▲原发性肝癌蛋白质组亚型
-R1亚型中上调的蛋白包括ANXA1，WWTR1，ACTB，SYK和PKM。
-R2亚型富含PAICS、Ras、RHEB、PARK7、ERRFI1和JAK2。
-R3亚型的特征是PGR、ULK1-pSer757、DUSP4、AKT1-pSer473和WEE1蛋白表达升高。
这些蛋白质生物标志物可用免疫组化法检测进行蛋白亚型分类。
蛋白质组学亚型的基因组和转录组特征
结合全基因组数据发现，TP53和CTNNB1突变分别在R2和R3蛋白质组亚型中出现频率较高（FDR< 0.05）。
▲各蛋白质组亚型的基因组和转录组学特征
蛋白质组学亚型分类对肝癌治疗的指导意义
抗PD-L1抑制剂阿替利珠单抗联合抗血管内皮生长因子（VEGF）贝伐珠单抗，用于治疗不可切除肝细胞癌的效果优于索拉非尼。然而，治疗的反应率和反应持续时间仍然有限。因此，精准预测潜在获益患者，并探究背后的机制至关重要。
R1亚型属于免疫“热”肿瘤。相反，R2和R3亚型免疫基因低表达，这类“冷”肿瘤可能对免疫检查点抑制剂治疗没有效果。
mTOR抑制剂对R3蛋白亚型肝癌细胞系有治疗效果
研究者发现mTOR抑制剂西罗莫司/替西罗莫司可强烈抑制SNU398细胞系生长，而有趣的是，SNU398细胞系存在CTNNB1突变，这恰恰是R3蛋白亚型特征。
相反，存在TP53突变的JHH527细胞系，属于R2蛋白亚型，mTOR信号通路活性低，对替西罗莫司治疗具有抗性。
预后蛋白标志物
由于免疫组化用于常规病理分析，因此基于蛋白质的预后生物标志物更具有临床实用性。研究者发现：
-13种蛋白与总生存期较短有关。
-9种蛋白与总生存期较长有关。
与总生存期不良相关的蛋白以CDK1，SRC，PARP1， PCNA和CCNB1为主。
CDKN2A蛋白高表达与较好的总生存期相关，与其作为肿瘤抑制因子的功能一致。
研究者还发现CTNNB1突变和LRP1B突变与HCV感染显著相关。
▲肝细胞癌预后相关蛋白
尽管转录组测序可用于肝细胞癌分析，而检测技术尚未用于临床常规检测。相比之下，手术标本免疫组化常用于病理分析，因此基于蛋白质组的分型更符合临床工作流程。研究者鉴定得到的各亚型中特征表达的蛋白质组生物标志物，可用于指导肿瘤精准分型。
总之，研究者基于蛋白质组和基因组水平的海量数据集，探索了原发性肝癌分子异质性，并提出蛋白质组水平的亚型分类，其可用于指导晚期肝癌患者精准治疗，尤其是前期相关研究较少的HBV/HCV感染肝癌患者。
参考资料
Fujita, M., Chen, MJ.M., Siwak, D.R. et al. Proteo-genomic characterization of virus-associated liver cancers reveals potential subtypes and therapeutic targets. Nat Commun 13, 6481 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-34249-x.
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