利用蛋白质组学鉴定皮肤黑色素瘤扩散性生物标志物

景杰编者按：皮肤黑色素瘤（Cutaneous melanoma）作为一种扩散性肿瘤，能够通过新生淋巴管的方式转移。然而，移除前哨淋巴结对于黑色素瘤病人存活率的提升帮助不大，说明肿瘤转移位点可能并不是肿瘤转移的关键点。值得注意的是，随着黑色素瘤的生长与转移，淋巴管出现异常或功能紊乱，这表明存在一种可能，即淋巴管发生与黑色素瘤转移存在一定的关联。然而由于缺少合适的小鼠活体成像模型，我们对于黑色素瘤或者其他肿瘤中淋巴管发生受到很大局限。近期一篇报道在NATURE上的文章在小鼠体内转入VEGFR3荧光报告基因，并通过蛋白质组学手段，全面分析黑色素瘤蛋白表达图谱，锁定了一种黑色素瘤扩散转移起到关键作用的蛋白：肝素结合细胞因子MIDKINE对。MIDKINE也将作为一种可能的Biomarker，用于针对恶性黑色素瘤进行靶向药物开发。景杰生物作为全球蛋白质及翻译后修饰的领跑者，可以为您提供一整套常规蛋白质组学及修饰组学研究的解决方案，同时还能为您提供高灵敏度的修饰类泛抗体，助力您的研究工作。

关键词：Cutaneous melanoma, Proteomics, Biomarker

研究思路和成果：

首先，研究者构建一种融合荧光蛋白序列EGFP-luciferase的Vegfr3报告因子，并与裸鼠杂交传代形成可用于活体观察病灶转移的MetAlert模型小鼠，用于作为人类黑色素肿瘤细胞系或患者病灶异种移植。根据不同黑色素肿瘤细胞系在模型小鼠中引起Vegfr3-Luc相应情况，研究者将黑色素肿瘤驱动新生淋巴管分为四类：不转移，有限转移，远端转移，全身扩散。

图1. 模式小鼠构建以及不同类型黑色素瘤细胞系扩散情况分析

随后，研究者通过提取扩散性黑色素瘤细胞系外泌体蛋白并与非转移性癌细胞系外泌体蛋白进行Label-Free蛋白组分析，比较扩散性癌细胞与非转移性癌细胞系外泌体蛋白质组差异，对鉴定到的差异蛋白，通过比较其是否参与激活远端淋巴管形成，功能是否与病灶转移相关等标准，鉴定到一种肝素结合细胞因子MDK能够通过其促有丝分裂，促炎症，粗血管生成等功能参与调控肿瘤扩散。免疫组化试验进一步证实了MDK在扩散性黑色素瘤病灶中表达。

图2. 蛋白组学分析鉴定MDK是一种新的肿瘤促扩散因子

第三，研究者通过RNA-seq手段研究MDK缺失或过表达情况下MDK影响到的下游效应因子。研究者发现多种肿瘤标记物以及致癌因子可能是潜在的MDK下游效应因子，这其中包括对肿瘤细胞生长性运动性有极大作用并参与调控淋巴管生成的mTOR通路。在MDK表达的黑色素肿瘤细胞中，mTOR通路被激活，说明二者之间存在机制关联。此外，回顾性分析人类良性痣以及黑色素细胞中MDK表达情况，进一步证实了MDK表达与肿瘤相关，黑色素瘤中MDK高表达的病人相较于低MDK表达水平病人具有更加糟糕的无病存活率。

图3. MDK激活mTOR通路并且能够作为一种黑色素瘤预后指标

总结：本研究通过创新的小鼠活体成像技术，分型不同扩散类型黑色素瘤细胞系，通过外泌体蛋白质组分析不同扩散类型黑色素瘤细胞显著差异蛋白，鉴定到一种与黑色素瘤细胞扩散性密切相关的因子MDK。此研究提供了一种新颖的分型依据，并为扩散性黑色素瘤治疗提供了潜在的生物靶点。

参考文献：

Olmeda, D. et al. (2017). Whole-body imaging of lymphovascular niches identifies pre-metastatic roles of midkine. Nature. 546, 676–680.

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