《细胞》：樊嘉院士团队揭示肝癌的分子特征全景丨CellPress对话科学家

肝癌是我国发病率排名第四位、死亡率排名第三位的恶性肿瘤，全球每年超过一半的新发和死亡肝癌病例发生在我国，在我国约85%的肝癌是由乙肝病毒感染引起，给我国造成了沉重的疾病负担。肝癌的发生发展是一个非常复杂的生物学过程，其临床治疗实践的改进有赖于对肝癌的生物学本质进行深入的发掘与阐释。近年来随着科学的高速发展，基因组、蛋白质组等系统生物学技术的广泛应用，为通过高通量大数据系统揭示疾病相关基因变异和信号通路变化，从而为疾病的精准分型与个体化治疗、疗效监测、判断预后等提供新的思路和策略。

2019年9月，复旦大学附属中山医院樊嘉院士团队的最新成果“Integrated Proteogenomic Characterization of HBV-related Hepatocellular Carcinoma”发表在Cell Press细胞出版社旗下期刊Cell（《细胞》）上。 这是复旦大学附属中山医院肝外科在为攻克肝癌这一威胁我国人民的重大健康问题做出的里程碑式成果。该研究借助大规模多平台的蛋白质基因组分析，以高质量的蛋白质组学技术为基础，充分结合基因组/转录组学研究，首次实现了对乙肝相关肝癌的多组学、多层次、多维度的系统性分析，为更深入的理解肝癌发生发展机制及指导肝癌的临床精准诊疗带来了新的希望。

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樊嘉院士、周虎研究员和高大明研究员等通过团队合作，利用159例复旦大学附属中山医院手术切除的乙肝相关肝癌样本，全面检测和分析了基因突变谱、拷贝数变异、表达谱、蛋白质组及磷酸化蛋白质组，并通过关联分析与生物学实验做出了一系列重要发现。该研究揭示了我国肝癌突变谱与西方肝癌突变谱的不同之处，提示了基于中国人肝癌数据开展临床转化研究的必要性。我国相当一部分乙肝患者曾接受过中医药治疗，并且中药的不当使用与肝癌的发生发展具有一定的相关性。该研究发现35%的乙肝相关肝癌样本中含有马兜铃酸诱导的基因突变“指纹”，这是目前报道的含有马兜铃酸基因突变“指纹”的最大样本量的肝癌队列。同时，蛋白质组数据也检测到了由马兜铃酸基因突变“指纹”编码的变异蛋白。综合分析进而发现马兜铃酸的突变“指纹”与肿瘤突变负荷（TMB）增高、微环境免疫耐受显著相关，提示了免疫治疗对该类肝癌的潜在价值。

有趣的是，多组学关联分析提示肝癌基因组变异引起的转录组、蛋白质和磷酸化蛋白质水平的改变之间存在显著的差异和对冲效应，如mRNA表达和蛋白表达的相关性仅为0.54，约20%蛋白质对基因拷贝数变异产生了显著的对冲效应，对多组学数据之间的不一致提出了可能的解释。该研究还系统地提示了代谢异常在肝癌发生发展中的重要作用，发现代谢相关蛋白质的变化是肝癌和非肝癌组织最大的差异，并与有无门静脉癌栓这一特殊临床指征密切相关。

根据蛋白质组学数据可将乙肝相关的肝癌患者分为三个亚型，即代谢驱动型、微环境失调型和增殖驱动型。这三个亚型不仅与肿瘤代谢异常、微环境失调和特定的信号通路激活相关，而且与基因组稳定性、TMB、肿瘤新抗原及驱动基因突变等特征显著相关。更重要的是，这三个亚型患者的临床预后和潜在治疗靶点显著不同，而且该种分子分型的预后价值大大的超过了临床上常用TNM分期，有望为肝癌的临床预后判断、精准的分子分型和个性化精准治疗提供指导。

目前，对于这一全新的肝癌分子分型的临床转化应用的研究正在有条不紊的进行中。值得指出的是，本研究是国际首次按照最高标准（CPTAC）对乙肝相关肝癌的大样本量全景式多层次分析，不仅做出了新的有生物学意义的发现，而且本研究所产生的高质量大数据将为广大肝癌临床与基础研究者提供支持，从而有力推动肝癌研究领域的发展。

Cell Press细胞出版社特别邀请论文通讯作者樊嘉院士进行了专访，请他为大家进一步详细解读。

作者专访

Cell Press：文章指出，代谢途径的改变是肝脏肿瘤与非肿瘤组织之间最显著的差异，您能详细说一说肝脏肿瘤细胞的代谢是如何变化的吗？

樊嘉院士：肝脏是人体的新陈代谢中心，其主要功能是分泌胆汁、储藏糖原，调节蛋白质、脂肪和碳水化合物的新陈代谢等。我们利用蛋白质组学对比159例乙肝相关肝癌和配对的肝组织样本，发现了1200多个显著差异表达的蛋白质，其中最大的一类为代谢相关的蛋白质。随后，这159对样本的多组学整合分析进一步验证了糖代谢通路和脂肪酸代谢通路在肝癌中的上调，以及胆固醇-胆汁酸代谢通路在肝癌中下调。血管浸润是肝癌重要的临床病理特征之一，我们对比有无血管浸润的肝癌样本，发现了80多个差异表达的蛋白质，并显著富集到氨基酸代谢、脂肪酸代谢和碳水化合物代谢等代谢相关通路。作为肝癌中最常见的突变基因之一，CTNNB1突变型和野生型肝癌之间的差异也主要聚集于代谢通路，分析发现CTNNB1突变与果糖二磷酸醛缩酶A（ALDOA）的磷酸化相关。后续的体内外机制研究表明，ALDOA磷酸化促进肝癌细胞的糖代谢，进而促进肝癌的生长成瘤，且ALDOA的活性对于CTNNB1突变的肝癌细胞的增殖非常重要。这些多组学分析和机制研究的结果成分说明了代谢通路异常在肝癌发生发展中的重要作用。

Cell Press：文章提到，无论肿瘤分期如何，蛋白质组亚组与肝癌患者预后都密切相关，请问您的研究是如何得出这一结论的？

樊嘉院士：我们将这159例乙肝相关肝癌分成了三个亚型：代谢驱动型、微环境失调型和增殖驱动型，这三亚型患者的预后显著不同，其中代谢驱动型预后最好、增殖驱动型预后最差。我们发现，无论是在早期患者（TNM分期I期）还是中晚期患者（TNM分期II-IV期）中型这些亚群的预后均显著不同。有意思的是，无论是早期还是中晚期患者，只要属于代谢驱动型，预后均相对较好，而且早期和中晚期之间没有显著差异；相反，属于增殖驱动型的早期和中晚期患者的预后均相对较差，早期和中晚期之间也没有显著差异。

Cell Press：此项研究工作将如何改善患者预后或改变临床实践呢？

樊嘉院士：我们的研究揭示了全新的肝癌分子分型：代谢驱动型、微环境失调型和增殖驱动型。这三个亚型的不仅临床预后显著不同，他们在蛋白组特征、信号通路改变、基因突变谱、潜在治疗靶点和临床病理特征等方面也存在显著差异。后续将进一步对每个亚型开发针对性的治疗策略和生物标志物，以最大程度的提高疗效，实现真正的基于分子分型的肝癌个体化治疗。

Cell Press：根据既往研究，含有马兜铃酸（aristolochic acids）的中药可能会导致包括肝细胞癌在内的肿瘤发生，而许多肝炎患者曾服用此类中药，您对此有何看法？

樊嘉院士：我们在超过三分之一的患者中鉴定出了马兜铃酸的特征性突变谱，这是迄今报道的最大的含有马兜铃酸突变谱的肝癌队列。并首次在蛋白水平验证了马兜铃酸导致基因突变的蛋白质产物。我们进一步发现马兜铃酸不仅直接导致了肝癌的基因组不稳定性和突变负荷的显著增加，而且还间接促进了肝癌微环境的免疫耐受。因此，含有马兜铃酸的中草药不应该被应用于肝炎，包括乙肝和丙肝的治疗。

Cell Press：研究开展期间是否遇到过一些困难，您和您的团队是如何攻克它们的？

樊嘉院士：我们这样一个大数据、多组学、多维度的创新性的整合研究，包括相关机制的深入探索，不可能是一帆风顺的。不畏艰难的坚定信念、求知若渴的精神、团队的精诚合作等多方面因素环环相扣、缺一不可。

Cell Press：请您以学者的身份，谈一谈对年轻科研人员的建议。

樊嘉院士：要想成就一番事业，就一定要比常人付出更多的努力和坚持，天才源于勤奋、有心易克难关。好的医生不能只低头看病，还要潜心研究；好的医院也不能只做好临床，还要通过科研提升技术水平。

论文主要通讯作者介绍

关于 樊嘉 院士

肝肿瘤外科学家。复旦大学附属中山医院外科教授。1958年3月出生于江苏省昆山市，籍贯江苏江都。1983年毕业于南通医学院，1989年于南京铁道医学院获硕士学位，1995年于上海医科大学获博士学位。2017年当选为中国科学院院士。

主要从事肝胆肿瘤临床诊治及肝脏移植、肝癌转移复发机制及转化研究。首创肝癌合并门静脉癌栓多模式综合治疗技术, 使合并门静脉癌栓的晚期肝癌由“不可治”变为“部分可治”。提出肝癌肝移植“上海-复旦标准”和移植后转移复发防治综合策略，明显提高了肝癌病人移植术后生存率。系统解析了肝癌转移复发微环境调控分子机制，建立了肝癌早诊及转移复发预测模型，并实现多项临床技术转化。曾以第一完成人获国家科技进步奖二等奖、教育部自然科学奖一等奖、上海市科技进步奖一等奖等。

相关论文信息

论文原文刊载于Cell Press细胞出版社旗下期刊Cell上，点击“阅读原文”或扫描下方二维码查看论文

论文标题：

Two-Dimensional Metal-Phosphorus Network

论文网址：

https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(19)30159-6

DOI:

https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.08.052

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