編者按
腫瘤分子分型：通過NGS、蛋白質組等組學技術，對腫瘤進行分子譜的系統描繪，并根據分子特征譜，進行腫瘤的精準分類及精準診療研究。
分子分型已成為國家精準醫療戰略的重點研究投入方向；也備受CNS頂刊雜志青睞。
為了幫助廣大臨床研究者了解腫瘤分子分型及診療研究的重大前沿進展，我們收集整理了近幾年來發表于Cell、Nature、Cancer Cell等頂刊上的，基于蛋白質組及蛋白基因組的腫瘤分子分型相關研究論文。
【腫瘤分子分型專輯】為大家精細解讀重磅研究與進展。
【文獻名稱】：Proteomics identifies new therapeutic targets of early-stage hepatocellular carcinoma
【癌種】：肝癌
【細分癌種】：HBV感染的早期肝細胞癌
【人群】：中國大陸
【通訊單位】：國家蛋白質科學中心（北京）蛋白質組學國家重點實驗室
【發表時間】：2019年
【涉及組學】：蛋白組、磷酸化修飾蛋白組
【文獻出處】：DOI: 10.1038/s41586-019-0987-8
主要成果
● 從蛋白質組水平定義了中國人群早期肝細胞癌的3種亞型（S-I、S-II和S-III），不同亞型的患者具有不同的臨床結局
● SOAT1（甾醇O-酰基轉移酶1）是S-III亞型的特征性表達分子，其通過調控膽固醇代謝參與肝癌細胞增殖和遷移，是潛在的藥物治療靶點
● SOAT1抑制劑—阿伐麥布（avasimibe）在 PDX模型上具有良好的靶向抗腫瘤效果
疾病背景
【流行病學】：肝細胞癌是腫瘤致死的第三大因素。乙型肝炎病毒感染是肝細胞癌的主要風險因素之一，特別是在東亞地區。雖然手術治療可能在早期階段有效，但腫瘤進展后的五年總體存活率僅為50-70％。
【主要驅動基因】：p53、CTNNB1、KMT2C、AXIN1、ARID1A
研究設計
【主要樣本】：HBV感染的早期肝細胞癌（Barcelona Clinic Liver Cancer stages 0 and A），經手術切除的癌 VS 非癌組織
【樣本狀態】：新鮮冰凍
【樣本數量】：110 paired
【主要研究路線與內容】：
1. 單組學分析：
組別：癌組織 VS 非癌組織
WES：基因拷貝數、基因突變
轉錄組：mRNA表達
Label free蛋白組：蛋白鑒定與定量數量
Label free磷酸化蛋白組：修飾蛋白、修飾肽段鑒定與定量數量
2. 整合分析：
主要研究結果
一、多組學檢測結果的統計
二、早期肝細胞癌的蛋白組表達特征
在檢測到的蛋白質數量水平上，不同人群的腫瘤與非腫瘤組織具有顯著差異：
（1）腫瘤組織顯著高于非腫瘤組織
（2）hign AFP腫瘤病人大于高于low AFP腫瘤病人
（3）微血管入侵陽性 (MVI+)腫瘤病人普遍高于微血管入侵陰性（MVI-）腫瘤病人
Overview of the protein identifications in HBV-related earlystage HCC.
三、基于蛋白質組的分子分型與預后
1.蛋白質組分型：根據101例癌組織樣本的蛋白質組數據，將目前臨床上認為的早期肝細胞癌患者，分成三種亞型：S-I（36例），S-II（32例）和S-III（33例）。不同亞型具有不同的功能紊亂特征。
Consensus-clustering analysis of proteomic profiling identifies three proteomic subtypes
2.亞型的臨床預后特：不同亞型的患者具有不同的生存預后。亞型的預后差異進一步在外部隊列（復旦隊列）中進行了驗證。
Kaplan–Meier curves of overall survival (OS) for each proteomic subtype in our proteomic cohort and the Fudan cohortCRC.
四、S-III亞型的預后與分子特征
1. S-III型具有最差的預后：包括更高程度的MVI+和high AFP，更年輕；更低的整體生存期；更高的術后死亡率；更高的復發率。
a, b, Association of MVI and serum AFP levels with proteomic subtypes. c, Association of age with proteomic subtypes
d, e, Kaplan–Meier plots of HCC recurrence of subtypes identified in the proteomic (d) and Fudan (e) cohorts
2. S-III具有更具侵略性的分子特征：包括與預后不良相關的蛋白質（如TGFβ1，KRT19和MMP9）的上調和腫瘤促進途徑的激活（例如TGFβ, HIF1, integrin 和 Rho GTPases）。相比之下，S-I和S-II亞型則具有較低的侵略性特征，包括Hoshida S38、WNT和CTNNB1激活相關等。
Biological insight into the S-III subtype of HBV-related early-stage HCC.
五、S-III亞型的藥靶發現：SOAT1
S-III亞型的患者手術后預后最差，應接受進一步的靶向治療。針對該亞型的特征表達蛋白，尤其是已經由FDA批準或臨床試驗中的候選藥物，很可能成為該亞型的潛在治療靶點。在眾多潛在靶點中，SOAT1（能夠催化脂肪酸 - 膽固醇酯的形成）可能是有益的潛在靶點：
1. SOAT1的表達特征：SOAT1在腫瘤組織中的表達顯著高于臨近非腫瘤組織（包括其他膽固醇代謝穩態相關蛋白也具有類似的表達特征）；且SOAT1在S-III亞型中的表達顯著高于S-I和S-II亞型，具有亞型表達特異性。
Potential drug targets for HBV-related early-stage HCC
2. SOAT1的預后相關：SOAT1具有最高的預后風險得分（見上圖）。在蛋白質組隊列、TMA隊列及TCGA中，SOAT1的表達水平與整體存活率顯著相關，并且是獨立的預后因子。在其他類型腫瘤中的報道中，也有類似數據顯示。
Kaplan–Meier plots of overall survival for SOAT1 expression levels in the proteomic, TMA and TCGA cohorts
3. SOAT1的腫瘤生物學功能：為了證實SOAT1的功能，將SOAT1在HCC cell lines中進行敲除：
（1）腫瘤細胞的增殖和遷移：被抑制
（2）HCC增殖、遷移相關蛋白（ITGAV, ITGAL, ITGA6, ITGB4 and TGFβR1）在細胞膜上的表達：被抑制
（3）細胞膜的膽固醇水平，以及膽固醇轉運相關蛋白的表達水平（SREBF2, LDLR, RAB8A and MYO5B）：被抑制
b. c, Effect of SOAT1 knockdown on cell proliferation (b) and migration (c)
f, Cellular cholesterol distribution by filipin III staining
g, Immunoblot validation of SREBF2, LDLR, ITGAV, ITGB4 and TGFβR1 by SOAT1 knockdown
六、藥效驗證：SOAT1抑制劑阿伐麥布
1. 細胞水平：阿伐麥布處理肝癌細胞系，表現出與SOAT1敲除相同的作用。包括能夠抑制細胞的增殖和遷移，抑制HCC增殖、遷移相關蛋白在細胞膜上的表達；抑制細胞膜的膽固醇水平，以及膽固醇轉運相關蛋白的表達。
2. PDX動物模型水平：采用6對PDX模型評價藥效，阿伐麥布給藥不影響動物體重，對SOAT1低表達腫瘤無效，但可顯著抑制SOAT1高表達腫瘤的生長，說明阿伐麥布具有靶向治療S-III亞型的潛力。
Growth curves of representative PDX models treated by control and avasimibe on the indicated days
總結
該研究系統性分析了110例中國人群隊列的HBV感染的早期肝細胞癌患者的腫瘤及配對的非腫瘤組織的基因組、轉錄組、蛋白質組和磷酸化蛋白質組。首次對早期肝細胞癌進行了蛋白質組水平上的分子分型。其中，S-III亞型的一線手術治療不良預后風險最高，具有最低的整體生存期，其典型病理分子特征是膽固醇代謝紊亂。該研究進一步基于該亞型的蛋白表達的特征，發現SOAT1（甾醇O-?；D移酶1）是S-III亞型的潛在治療靶點，且SOAT1抑制劑阿伐麥布（曾進行過動脈粥樣硬化治療的臨床試驗）在PDX模型中表現出良好的腫瘤靶向治療效果。該研究提供了基于蛋白功能水平進行腫瘤分子分型，及藥靶與藥物發現的典型范式