你是暗夜里的一盏烛光——定量蛋白质组学为癌性恶病质患者带来希望

景杰编者按：癌性恶病质（Cancer cachexia ）是恶性肿瘤患者中普遍存在的涉及全身多器官系统的综合征，这类患者对化疗敏感性低，因此增加治疗的的难度。同时该类病人中还会产生一系列并发症，如肌肉萎缩，严重降低癌症患者的生活质量，影响其预后。目前对癌性恶病质患者中出现肌肉衰减的原因还不清楚，也没有可靠的指标能对病人进行预判。随着人的衰老，不可避免会导致肌肉功能衰退，甚至会出现肌肉萎缩，而癌症又多发于年长人群。因此区分因癌症或因年龄导致的肌肉萎缩发病，并且研究癌症导致肌肉萎缩对研究人员而言是一项巨大的挑战。在下面的研究中，瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH ）分子系统生物学研究所和诺华生物医学研究中心合作，利用定量蛋白质组学技术，在蛋白质与蛋白磷酸化水平，分析癌症病人与正常人肌肉组织间的差异。他们发现Focal adhesion kinase (FAK)信号途径可能和患者肌肉萎缩过程相关。该研究为癌性恶病质病人早期干预提供有效的参考意义。景杰生物作为全球蛋白质与修饰领域的领跑者，可以为您提供完善的蛋白组学解决方案，从高灵敏度的修饰类抗体到高通量修饰组学，为您的研究助一臂之力。

研究方法：（1）采用SWATH-MS技术获得全蛋白谱信息；（2）利用蛋白芯片量化磷酸化修饰水平；（3）荧光显微镜观察细胞形态学变化加以补充验证。

本研究共收集了10例年龄大于75岁肌肉未发生萎缩的健康人骨骼肌样本（自愿提供）（hns, N=10），14例为未发生肌肉萎缩的癌症病人骨骼肌样本（WSC, N=14），8例年龄导致肌肉萎缩人群骨骼肌样本（ARS, N=8），4例因癌症导致肌肉衰减（癌性恶病质）病人骨骼肌样本（CCA, N=4）。基于SWATH-MS技术对骨骼肌样本进行蛋白全谱检测，共鉴定到521个蛋白。与WSC病人相比，肌肉收缩肌凝蛋白（muscle contraction myosins）在健康年老者组表达下调。CCA/WSC病人比较组中，原肌球蛋白TPM1，2表达下降，而肌肉收缩肌凝蛋白表达上升，表明在CCA病人与WSC病人肌肉中蛋白组成出现巨大的差异。另外，ARS/CCA比较组中发现CCA肌肉收缩肌凝蛋白表达也比ARS高出数倍。健康年老人群无论是否发生肌肉萎缩，蛋白组的变化并不大，暗示了CCA的产生可能跟特定的蛋白marker有关。

利用蛋白谱数据将4组人群大致分为两大类：一类是癌性恶病质病人，一类为其余3种的加和。通过蛋白互作网络分析两大类样本的差异蛋白，聚类出3个功能子群： Fo复合体、电子传递链、收缩纤维。从中挑选出16个蛋白聚类分析，以热图形式展示，发现CCA病人聚成一类，与其余3类人群差异非常明显。为排除个体差异的干扰，目前研究人员正在收集更多骨骼肌样本进行交叉验证。

为进一步讨论产生这种差异的分子机制，研究人员用年老者供体的成肌细胞体外培养观测肌细胞生成过程，添加TNFα模拟癌性恶病质状态，利用免疫组化、蛋白芯片手段量化肌细胞生成过程中信号传导及蛋白表达的变化。对照组中48 h即能观测到明显的肌纤维生成，而TNFα处理组并未观察到显著的肌纤维，停滞在类似24h正常组细胞形态的阶段。为探究TNFα处理组与对照组表型差异的原因，研究人员用蛋白芯片检测不同时间点肌细胞生成过程中磷酸化蛋白变化。结果发现，处理3h后蛋白磷酸化出现差异，48h后差异达到最大值，而72h差异逐渐消退。研究人员认为，由TNFα引起的哪怕是微小的短暂的磷酸化水平的波动，对于细胞肌纤维的非正常形成也非常关键。以核因子NF-kappa-B为例，对照组细胞中NF-kappa-B为非磷酸化状态，而TNFα处理组中NF-kappa-B处于高度磷酸化状态。另外，研究发现TNFα可通过异常调节FAK信号传递通路进而阻碍肌管形成及细胞融合。

结论：本研究利用蛋白组学技术，检测4类型人群骨骼肌样品的蛋白表达差异，找出在癌性恶病质病人骨骼肌中特征性异常表达的蛋白，为肌肉萎缩症的发病机制及癌性恶病质早期干预提供了重要的参考数据。

参考文献：

Ebhardt H A, Degen S, Tadini V, et al. Comprehensive proteome analysis of human skeletal muscle in cachexia and sarcopenia: A pilot study. J Cachexia Sarcopenia, 2017.