揭秘“隐形杀手”，中国科学家首次绘制人胃肠道间质瘤的蛋白质组图谱

Original Dr.Proteomics 精准医学与蛋白组学 2022-04-16

收录于话题 #胃癌 8个

景杰学术/解读

编者按：胃肠道间质瘤（Gastrointestinal stromal tumor, GIST）是一类起源于胃肠道间叶组织的肿瘤，也是最常见的胃肠道肉瘤（Gastrointestinal tract, GIT），具有较高的转移和复发率。胃肠道间质瘤有别于胃癌或肠癌，“癌”是指发生于上皮的恶性肿瘤，具有浸润性生长和容易复发和转移的特点。而胃肠道间质瘤则发生于胃肠道的间叶组织，其局部侵袭性并不如癌肿，较少通过淋巴结而是通过血液转移。这也就意味着GIST有三大特点：对常规的放疗和化疗不敏感，外科手术切除是其主要的首选治疗方式；手术后容易复发；症状不明显又缺乏特异性，早期诊断不易，是名副其实的“隐形杀手”。

GIST多发生于胃部（60% ～70%）、小肠（20%～30%）

胃肠道间质瘤发病率在逐年增多，估计年发病率为10-15/百万，是最常见的恶性肿瘤之一，严重威胁人类健康。随着基于质谱的蛋白质组学等技术的发展与运用，在预测胃肠道间质瘤潜在的恶性肿瘤方面取得了显著进展，然而GIST的蛋白质组学特征很少有报道。

为此，四川大学生物治疗国家重点实验室戴伦治等研究团队运用蛋白质组学等技术，对人体胃肠道间质瘤亚群进行深入的蛋白质组覆盖和无偏见的蛋白质组学研究，这项工作是GIST蛋白质组的首次大规模定量表征。

研究同时对胃肠道间质瘤亚组之间的分子表型和定量的癌蛋白、肿瘤抑制因子、磷酸酶和激酶的可能功能进行了深入比较，为了解GIST进展的病因提供有价值的信息。相关研究2019年2月25日发表在蛋白质组学Top期刊Molecular & Cellular Proteomics上。

研究速读

1、胃肠道间质瘤蛋白质组的定量表征

研究人员将13名胃肠道间质瘤患者分为极低/低风险（NIH-L，3对）、中等风险（NIH-I，5对）、高风险三个亚组（NIH-H，5对），对胃肠道间质瘤的肿瘤组织样本和邻近非肿瘤组织样本（样本策略），运用TMT标记蛋白质组（质谱策略）进行系统的大规模定量分析。研究在胃肠道间质瘤样品中一共定量了9177个蛋白质，占所有胃肠道肉瘤编码基因的约55.9％，7230个定量蛋白有重叠。

Fig 1 基于TMT标记的胃肠道间质瘤蛋白质组定量

研究发现在所有13个胃肠道间质瘤肿瘤组织中，517个蛋白质上调，187个蛋白质下调。 对差异蛋白的GO分析表明，上调的蛋白质在细胞核和细胞骨架中显着富集，而下调的蛋白质只要在囊泡，线粒体和细胞外空间中富集。KEGG通路分析显示，上调的蛋白质主要属于剪接体（如DDX5、SRSF1等），而下调的蛋白质参与代谢途径，包括碳代谢，糖酵解/糖异生，c-P450代谢，TCA循环，丙酸代谢和药物代谢，这与癌症的代谢和排毒失调紧紧相关。

Fig 2 胃肠道间质瘤蛋白质组的定量表征

2、胃肠道间质瘤亚组的差异表达特征

进一步研究发现，胃肠道间质瘤亚组中具有显著性的一些独特的生物学过程和途径。对胃肠道间质瘤亚组中显著表达的蛋白质进行聚类分析（DAVID 6.8）发现，细胞外外泌体蛋白主要富集在NIH-H亚群中，一些膜蛋白主要富集在NIH-L和NIH-I亚组中。值得一提的是，NIH-L亚群的胆固醇稳态通路几乎没有变化，在NIH-I亚组中略有下调，在NIH-H亚组中显著下调。

为了更好地了解蛋白质组差异，研究者使用两种过滤条件筛选差异表达的蛋白质，无偏差聚类和聚类特异性富集分析（使用GOBP，GOCC和KEGG（DAVID 6.8））揭示了不同胃肠道间质瘤亚组中一些独特的生物过程，细胞成分和途径。并且PLS-DA分析证实，胃肠道间质瘤亚组中131种差异表达蛋白表现出差异表达模式，这13名胃肠道间质瘤样本能够根据这些蛋白的表达分为3个亚组。

Fig3 胃肠道间质瘤亚组的差异表达特征

此外，研究人员对胃肠道间质瘤亚组之间的分子表型和定量的癌蛋白、肿瘤抑制因子、磷酸酶和激酶的可能功能进行了深入比较，并且用131例样本进行免疫组化验证。研究发现，具有高PTPN1表达的胃肠道间质瘤患者发生转移的机会很低。这项工作为理解胃肠道间质瘤的内在生物学和进化提供了有价值的信息。

小结

该研究中，研究人员针对13名三个亚组（低、中、高风险）的胃肠道间质瘤患者的肿瘤组织样本和邻近非肿瘤组织样本进行系统的定量蛋白组学分析。研究定量到9177种蛋白，覆盖了来自人类蛋白图谱55.9%的胃肠道肉瘤转录组，有4930种蛋白在13位患者中观察到，下调蛋白（517种）主要富集于代谢通路，而上调蛋白（187种）主要富集于剪接体通路。

此外，亚组间差异表达蛋白的聚类和聚类富集分析揭示了不同亚组的一些独特的生物学过程和途径，131个蛋白在胃肠道间质瘤亚组中表现出差异表达模式，13位胃肠道间质瘤患者根据这些蛋白质的表达完全分为3个亚组。

研究同时对胃肠道间质瘤亚组之间的分子表型和定量的癌蛋白、肿瘤抑制因子、磷酸酶和激酶的可能功能进行了深入比较，这项工作是胃肠道间质瘤蛋白质组的第一次大规模定量分析，为揭示胃肠道间质瘤的病因提供有价值的信息。

参考文献：

Yu Liu, et al. (2019). Proteomic maps of human gastrointestinal stromal tumor subgroups. Molecular & Cellular Proteomics.

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