“拨开云雾见月明”丨定量蛋白质组揭示乳腺癌进程的秘密

景杰编者按：乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，也是癌症研究的热点。随着基于高通量技术的发展，基因组、蛋白组等组学技术在乳腺癌的研究中发挥着越来越重要的作用。Cell Systems这篇论文利用定量蛋白质组学技术，分析雌激素受体/ER阳性乳腺癌中蛋白表达差异。结果发现发现癌细胞中存在高的蛋白周转速率，并且代谢途径发生重构，同时还发现原发肿瘤和转移肿瘤之间蛋白组差异较小。该为进一步的基础和临床研究奠定基础。景杰生物作为全球蛋白质组及蛋白质修饰领域的领跑者，可以为您提供从组学筛选到抗体定制的全套解决方案，为您的科研助一臂之力。

乳腺癌居全世界女性癌症发病率之首，全球每年新发病例约167万，死亡人数约52万。相比西方发达国家而言，我国虽然不是乳腺癌的高发地区，但发病率亦呈现高速增长的态势。因此长期以来，乳腺癌都是基础和临床医学研究的热点领域。随着各种技术的发展，基因组、转录组、蛋白组等高通量组学技术也已经广泛应用与乳腺癌的研究当中。例如我们之前介绍过的乳腺癌的蛋白基因组的分子分型研究（Nature发布大规模癌症蛋白质基因组学研究重要成果）。然而除了癌症组织内部的分子分型，人们还普遍关注癌组织和健康组织之间，以及不同阶段的癌症组织之间在蛋白水平上的差别。在cell systems的这篇论文中，以色列特哈修莫医学院的研究者比较88例不同发病阶段的乳腺癌样品，发现蛋白质代谢以及能量代谢差异变化显著（图1）。

图1 Cell Systems报道乳腺癌发生发展过程的蛋白质组学分析研究

作者比较了4个不同时期（包括健康组织、原发癌症组织和转移癌症组织）的88例乳腺组织样品，采用了基于高分辨质谱的分析流程，实现了对约10,000个蛋白的精确定量。经过生物信息学分析，作者发现参与核糖体合成、蛋白翻译、蛋白酶体以及氧化磷酸化等过程的蛋白在肿瘤组织中有显著的上调，作者因此推测肿瘤组织的蛋白质合成-降解的turnover过程加快，并在细胞系中进行了相关的验证（图2）。在代谢途径改变的方面，作者发现包括糖酵解、氧化磷酸化、脂肪酸代谢和氨基酸代谢等途径都在肿瘤和健康组织之间有显著差异（图3）。

图2 蛋白质合成-降解的turnover过程在肿瘤组织中显著上调

图3 癌症组织和健康组织之间在代谢过程方面的差异

接下来，作者比较分析了肿瘤发展和转移过程中的蛋白质表达的差异。作者发现，虽然肿瘤组织和健康组织的差异巨大，但是原发和转移的肿瘤之间的差别要小很多。作者发现了4个较为感兴趣的蛋白，分别是POSTN、 COL12A1、CDKN2A以及 LGALS1，这四个蛋白都在肿瘤组织中上调，而在健康和转移组织中表达相对较低。作者推测这几个蛋白含量的差别可能源自于肿瘤微环境的改变（图4）。

图4 原发肿瘤和转移肿瘤之间的蛋白质表达差异

综上所诉，在本研究中，作者通过高通量蛋白质组技术比较分析了健康组织、不同阶段的原发肿瘤以及转移肿瘤之间的差异，发现蛋白质合成-降解的turnover过程以及能量代谢等途径在健康组织和肿瘤组织中差异显著。相比之下，原发肿瘤和转移肿瘤之间则只有较弱的差别。该研究显示出了蛋白质组在癌症分析研究中的重要作用，并为未来的研究提供重要的依据。