Nature主刊！卵巢癌及附近基质的大队列蛋白质组学分析
景杰学术/报道
卵巢癌（Ovarian Cancer）恶性程度高、预后差，其发病率仅次于宫颈癌和子宫内膜癌，居于女性生殖系统恶性肿瘤第三位。根据《柳叶刀》2018年发布的“2003-2015年中国癌症患者生存率变化”，我国恶性肿瘤5年生存率已从10年前的30.9%提升到40.5%，而卵巢癌5年生存率仅提高0.4%，几乎无明显改善。
近年来已有部分高质量的文章从蛋白质组学角度，对大队列卵巢癌患者进行蛋白水平或修饰水平进行整体研究，就其预后差，耐药性强等特点找到一些端倪。如：2016年在Cell主刊上报道的大规模卵巢癌蛋白基因组学与磷酸化修饰组学研究，发现卵巢癌在蛋白或磷酸化水平的分型规律，且蛋白磷酸化水平与病人预后生存期有显著相关性[1]；2018年Cell主刊报道了马克思普朗克生物化学研究所研究者对晚期高级别浆液性卵巢癌（HGSC）肿瘤样本的蛋白质组学研究，发现了CT45的表达与卵巢癌患者化学耐药性存在明显相关[2]。
随着对卵巢瘤研究的日益加深，研究者逐渐将卵巢癌转移成因的研究目光转移到卵巢癌以及其附近基质微环境的关系上来。近日，来自芝加哥大学的Ernst Lengyel研究组与德国马普所Matthias Mann组等合作在Nature主刊报道了关于卵巢癌以及卵巢癌附近基质的大队列蛋白质组学研究工作。
研究者利用显微切割技术配合微量蛋白质组学的方法，对来自11名HGSC患者的组织样本进行显微切割后获得的107个微量样品（包括浆液性输卵管原位肿瘤，侵袭性输卵管病变，浸润性卵巢病变和网膜转移四种肿瘤或基质样品）(样本策略)进行Label-free蛋白质组学分析(质谱策略)，研究者共鉴定到6944个蛋白，其中平均每个样本鉴定蛋白数量为4942个。
比较肿瘤与基质蛋白水平，发现大量已知的HGSC蛋白标志物如：PAX8, MSLN, MUC16等；同时，比较原发性肿瘤与转移瘤组织蛋白质组学数据，在转移瘤组织中发现一个已报道的网膜转移标志物FABP4；随后研究者比较原发瘤基质与转移瘤基质的蛋白表达水平，其中显著上下调的蛋白分别有21与41种，且其中大部分如FAP，LOX，TNC以及VCAN等与TCGA数据库中的相关信息一致（图1）。
图1 卵巢癌蛋白质组学研究策略以及数据概览
研究者在原发瘤与转移瘤基质中的差异蛋白中，发现其中一种甲基转移酶NNMT蛋白，其与表观调控的关系可能是肿瘤转移的潜在发生机制。已有多篇文章报道DNA甲基化或组蛋白甲基化对肿瘤细胞中基因的异常表达相关。因此研究者将研究目光锁定到烟酰胺N甲基转移酶NNMT。
研究者首先通过Western blot或免疫荧光(IF)或免疫组化(IHC)实验证明了NNMT在HGSC患者的转移瘤基质中高度表达，且通过RNA干扰敲低NNMT表达后应用RNA-seq实验发现了CAF中大量基因的表达水平发生了改变。
由于NNMT能够将甲基化修饰供体SAM转变为SAH，消耗甲基化供体SAM会降低细胞内蛋白或DNA的甲基化水平，研究者进一步分析了肿瘤基质细胞中组蛋白甲基化修饰的情况，发现敲低NNMT能够增强部分组蛋白位点的甲基化修饰水平。
最后，研究者构建HGSC转移模型，将过表达NNMT的成纤维细胞的培养基对小鼠卵巢癌细胞ID8进行处理后注射到小鼠体内，发现NNMT过表达的组别相较于对照组有显著的肿瘤网膜转移表型。而如果用NNMT抑制剂治疗后，能够降低卵巢癌的增殖与转移，且在分子层面能够明显看到组蛋白修饰位点H3K4以及H3K27甲基化水平发生变化。同时，作者比较了患者肿瘤基质组织中NNMT表达水平，发现基质NNMT表达水平低的患者相较于基质中NNMT表达水平高的患者有更好的存活率。
图3 NNMT作为基质细胞对肿瘤转移的关键调控靶点
本文利用高通量蛋白质组学技术，实现了研究者对肿瘤迁移中肿瘤基质关键调控机制的筛选与发掘；利用蛋白质组学的大数据，结合已有的或预期的肿瘤调控猜想，成功发现了NNMT作为基质细胞对肿瘤转移的关键调控靶点，也为未来有针对的卵巢癌转移靶向治疗提供了新的思路。
参考文献：
1.Hui Zhang,et al., 2016, Integrated Proteogenomic Characterization of Human High-Grade Serous Ovarian Cancer. Cell.
2.Coscia, et al., 2018, Multi-level Proteomics Identifies CT45 as a Chemosensitivity Mediator and Immunotherapy Target in Ovarian Cancer. Cell.
3.Eckert MA, et al., 2019, Proteomics reveals NNMT as a master metabolic regulator of cancer-associated fibroblasts. Nature.
本文由景杰学术团队原创，欢迎转发到朋友圈。如有转载、投稿、等其他合作需求，请添加微信ptm-market咨询。
往期精彩回顾
4D-LFQ：重磅！Matthias Mann发文，基于捕获离子淌度的新一代4D 蛋白质组学
卵巢癌1：CELL重磅！蛋白组学揭示卵巢癌中的化学敏感性介质和免疫治疗靶标
卵巢癌2：牵一发而动全身,Cell Rep| 磷酸化修饰组学揭示卵巢癌潜在治疗靶点
卵巢癌3：Cell Systems：高分级浆液性卵巢癌研究新策略！蛋白质组学与PDX双剑合璧
胰腺癌：Nature | 整合蛋白质组学研究揭示“癌症之王”治疗新靶点
肝癌：喜见花开凤凰飞，Nature|中国人类蛋白质组计划发现肝癌精准治疗新靶点
乳腺癌：Nat Comun| 蛋白基因组学揭示乳腺癌药物治疗的靶标
淋巴瘤：PNAS | 蛋白基因组学揭示淋巴瘤的生物标志物和潜在药物靶点