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鱗狀細胞癌和腺癌是實體癌的兩種主要組織學亞型，為了更充分的了解兩種類型的區(qū)別，作者從蛋白質(zhì)組學水平上探究了其中的奧秘。本文是2022年7月發(fā)表在Nature communications（IF=17.69）上的文獻。
Proteomic analysis reveals key differences between squamous cell carcinomas and adenocarcinomas across multiple tissues
蛋白質(zhì)組學分析揭示多組織中鱗狀細胞癌和腺癌的關鍵區(qū)別
摘要：鱗狀細胞癌（Squamous cell carcinoma，SCC）和腺癌（adenocarcinoma，AC）是實體癌的兩種主要組織學亞型；然而，鱗狀細胞癌來源于形態(tài)相似的不同器官，區(qū)分轉(zhuǎn)移性鱗狀細胞癌的來源具有挑戰(zhàn)性。本文報道了17個器官333個SCCs和7個器官69個ACs的深層蛋白質(zhì)組學分析。通過對SCCs和ACs的蛋白質(zhì)組學比較發(fā)現(xiàn)了可辨識的關鍵通路和這些通路中的分子，它們在ACs和SCCs中發(fā)揮一致的不利或相反的預后作用。比較常見和罕見的鱗狀細胞癌，發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)代謝可能加強罕見鱗狀細胞癌的惡性。蛋白質(zhì)組細胞簇顯示了解剖學特征，激酶轉(zhuǎn)錄因子網(wǎng)絡顯示不同的鱗狀細胞癌特征，而免疫亞型顯示了不同的腫瘤微環(huán)境和診斷，并確定潛在的藥物靶點。此外，腫瘤特異性蛋白為差異診斷提供了候選。這種蛋白質(zhì)組學架構(gòu)為研究人員更好地理解SCCs和ACs的提供了公共資源。
背景：人類實體癌癥包括兩種主要的組織學亞型-鱗狀細胞癌（SCCs）和腺癌（ACs），代表了世界范圍內(nèi)主要的發(fā)病率和死亡率。通過更好地理解腫瘤形成進展的分子機制，ACs的診斷和治療方案已經(jīng)出現(xiàn)；然而，診斷轉(zhuǎn)移性鱗狀細胞癌和治療晚期鱗狀細胞癌的指標在很大程度上仍不清楚。SCC是一種侵襲性惡性腫瘤，發(fā)生于單層扁平上皮、肺、食道、上呼吸道或泌尿生殖系統(tǒng)，原因是暴露于某些危險因素，如人乳頭瘤病毒（Human Papilloma Virus，HPV）感染、EB病毒（Epstein–Barr Virus，EBV）感染、吸煙或日曬。鱗狀細胞癌也可在非典型組織中發(fā)現(xiàn)，如胰腺、甲狀腺、乳腺和肛門。臨床上，這些罕見的SCCs比普通SCCs更容易轉(zhuǎn)移和侵襲。然而，鱗狀細胞癌具有共同的組織學特征，如鱗狀分化，可見角蛋白片的形成或細胞內(nèi)角化，這些特征對于預測轉(zhuǎn)移發(fā)生時的起源位置是有限的。P63是上皮發(fā)育和維持的主要調(diào)節(jié)因子，是推薦的泛SCC診斷標記，但由于其在其他腫瘤類型的反應性，尤其是淋巴瘤中，其特異性較低。通常鱗狀細胞癌的治療遵循解剖分區(qū)；例如，頭頸部鱗狀細胞癌（head and neck SCCs，HNSCCs）與生殖區(qū)域分開治療。除了腫瘤自主特征參與腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）的浸潤性免疫細胞模式，其余細胞均與腫瘤進展和患者預后相關。然而，全球免疫圖譜仍然未知。癌癥基因組圖譜（The Cancer Genome Atlas，TCGA）研究已經(jīng)有了全面子圖譜，包括體細胞突變、拷貝數(shù)變異、DNA甲基化、RNA/micro-RNA以及來自5個獨立位點的SCCs的蛋白表達，包括肺、頭頸部、食道、子宮和膀胱。此外，RNA分析識別出了被認為在這些細胞組中活躍的亞群和通路，但靶向這些通路大部分是不成功的。一個可能的解釋是，這些機制不能反映功能效應，因為它們駐留在許多遠離蛋白質(zhì)的調(diào)控層面。因此，由這些基因組和轉(zhuǎn)錄組改變形成的蛋白質(zhì)組學，代表了腫瘤進展和免疫細胞浸潤，具有可以用于治療的潛在弱點。盡管有價值，但對SCCs功能蛋白組信息的深入報道仍缺乏。在本研究中，系統(tǒng)蛋白質(zhì)組學分析揭示了SCCs和ACs、常見和罕見的SCCs、HPV陽性和陰性SCCs之間的差異。SCC實體和TME的蛋白質(zhì)組聚類闡明了腫瘤起始機制和治療策略。進一步對蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)進行分析，構(gòu)建了包含19個蛋白的診斷分類器，驗證了PRKCE、SLC27A1和CPXM2的診斷價值。作者試圖證明，系統(tǒng)的蛋白質(zhì)組學研究可帶來功能上的見解，將有助于推動轉(zhuǎn)化工作。
結(jié)果：
1.17例鱗狀細胞癌的蛋白質(zhì)組學分析
本研究收集了來自初始治療的SCC患者的333個原發(fā)性腫瘤樣本，包括10個常見SCC部位（圖1a）：鼻咽、口腔、喉嚨、皮膚、食管、肺、宮頸、陰莖、陰道、會陰；7個罕見SCC部位：甲狀腺、胸腺、乳房、胰腺、膽囊、膀胱、肛門。蛋白質(zhì)組學研究采用質(zhì)譜無標記定量策略，驗證研究采用組織芯片（tissue microarray，TMAs）免疫組化（immunohistochemistry，IHC）策略。所有樣本均來自復旦大學中山醫(yī)院。實驗設計示意圖如圖1a所示。為了進行蛋白質(zhì)組學分析，作者解析了腫瘤細胞占比>80%的SCC區(qū)域，然后在流式質(zhì)譜分析儀上進行高分辨率分析（圖1a）。因此，作者的研究為鱗狀細胞癌提供了系統(tǒng)蛋白質(zhì)組學特征。對所有病例的臨床和病理特征，包括性別、年齡、腫瘤分化、角化、細胞巢大小、細胞大小、有絲分裂像、基質(zhì)比例、基質(zhì)炎癥和癌癥炎癥進行評估和總結(jié)（圖1b）。免疫評分和ESTIMATE評分的多樣性促使大家探索SCCs的免疫微環(huán)境（圖1b）。平均每個樣本鱗狀細胞癌有8120個蛋白質(zhì)組，從甲狀腺最少6261個到胸腺最多9296個，并在17個鱗狀細胞癌中顯示出覆蓋率差異（圖1c）。作者在圖1d中列出了關鍵分子的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在之前基因組學研究中被突出顯示或作為診斷標記。作者還觀察到，通過探索和參考人類蛋白圖譜，組織特異性蛋白表達全部缺失，表明泛SCC人群具有較高腫瘤純度。這些結(jié)果肯定了高質(zhì)量蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)，作者的研究迄今為止建立了一個系統(tǒng)的中國鱗狀細胞癌的蛋白質(zhì)組學圖譜。
圖1 泛鱗狀細胞癌（SCC）人群的蛋白質(zhì)組學研究。a：蛋白質(zhì)組學工作流程概述，包括泛SCC人群、預處理和分析。b：研究人群包括17個器官的333名SCC患者。熱圖包含臨床病理參數(shù)。c：每個SCC患者中定量的蛋白質(zhì)數(shù)量。d：SCC診斷標志物和高度變異基因的蛋白豐度，333個SCCs中每個標志物對應的變異系數(shù)標記在左側(cè)。
2.SCCs與ACs的蛋白質(zhì)組學特征比較
最初生物信息學分析通過比較333個SCCs和一個獨立的ACs人群（包括69個AC患者的7個部位：乳房、甲狀腺、肺、胃、胰腺、膽囊和結(jié)腸）來檢測SCCs和ACs之間的功能差異（圖2a）。為了比較ACs和SCCs的差異，作者將這兩個蛋白列表基于Uniprot IDs合并為一個數(shù)據(jù)集，并去除批次效應（圖2a）?？偣灿?538個蛋白顯著差異表達，其中643個蛋白在ACs中過表達，895個蛋白在SCCs中過表達（圖2b，c）?；蚣患治觯℅ene set enrichment analysis，GSEA）顯示，AC富集的蛋白在通路中顯著富集（圖2d）。這些觀察結(jié)果表明，SCCs和ACs之間的顯著差異符合原始上皮組織的特性。值得注意的是，AC富集通路細胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）中的差異表達蛋白（differentially expressed Proteins，DEPs）（如COL4A1、FN1和PKM）和葡萄糖代謝（如SDHA、LDHA和ENO1）在ACs和SCCs中均顯示出持續(xù)較差的預后值，這表明無論腫瘤組織學類型如何，腫瘤代謝狀態(tài)和微環(huán)境都可能促進腫瘤發(fā)生和進展。相反，角化中的DEPs（如KRT13、DSC3和PKP1）則發(fā)揮相反的作用，在SCCs中顯示良好預后值，而在ACs中則不利（圖2e）。此外，肺腺癌和胰腺腺癌這兩種預后較差的癌癥預后顯著受ECM、糖代謝和角化的DEPs影響（圖2e）。為了進一步闡明ACs和SCCs之間差異的潛在機制，作者使用GENEMINIA構(gòu)建了圖2e所示通路的計算模型，以預測可能針對這些DEPs的激酶和轉(zhuǎn)錄因子（transcriptional factors，TFs）相互作用。如圖2f所示，參與ECM和糖代謝的ACs中富集的DEPs是由一個8激酶-8 TFs網(wǎng)絡介導的，典型的是由PRKAA2/PKM-ENO1和PKM-HNRNPD/YBX1軸介導的。角化是由11激酶-5 TFs網(wǎng)絡介導的，主要是由CHUK-TP63/IRF6軸介導?？傊?，這些通路、DEPs和激酶-TF網(wǎng)絡在SCCs或ACs中過度表達，代表了獨特或共同的生物學和臨床病理特征，進一步強調(diào)了它們的臨床意義。
圖2 泛SCCs和泛ACs的蛋白質(zhì)組學差異。a：泛SCCs和泛ACs之間差異分析的工作流程。b，c：火山圖和熱圖顯示了比較泛ACs和泛SCCs的結(jié)果?；鹕綀D中標記有顯著差異表達的蛋白。d：GSEA揭示了泛ACs和泛SCCs顯著富集的通路。e：通過探索泛SCC人群和9個TCGA數(shù)據(jù)集，探討泛AC富集通路和泛SCC富集通路中差異表達蛋白的預后價值。f：泛ACs和泛SCCs中激酶、TF和DEPs的調(diào)控網(wǎng)絡。
3.與普通鱗狀細胞癌相比，罕見鱗狀細胞癌的蛋白質(zhì)組學特征
為了研究病理參數(shù)（常見與罕見、分化、角化和細胞巢大小）如何影響蛋白質(zhì)組和信號轉(zhuǎn)導的，作者在常見與罕見、低分化與中/高分化、中/低角化與高角化、小腫瘤窩與中/大腫瘤窩的患者中檢查了DEPs（圖3）。為了深入了解常見和罕見鱗狀細胞癌之間的區(qū)別，作者比較了這兩組蛋白質(zhì)組學概況。PCA分析顯示常見和罕見的鱗狀細胞癌之間存在明顯差異，表明在鱗狀細胞癌的發(fā)生發(fā)展過程中存在顯著的蛋白質(zhì)組差異（圖3a）。333例患者的SCC類型與臨床病理特征的關系如圖3b所示。罕見鱗狀細胞癌與較差的病理特征呈正相關，包括分化不良、角化程度較低、細胞巢尺寸較小、間質(zhì)炎癥較低、免疫評分較低。然而，在罕見的鱗狀細胞癌中意外地發(fā)現(xiàn)了較少的有絲分裂圖（圖3b）。Reactome通路富集分析顯示，常見SCCs在角化（如KRT5、KRT6B和CSTA）、細胞粘附（如CELSR2、GNA15和IL1RN）、皮膚發(fā)育（如HPSE、SCEL和GRHL2）和凋亡信號（如SNCA和TNFSF10）等通路中顯著富集。罕見SCCs富集的蛋白主要涉及脂質(zhì)代謝（如PLIN1、PLIN2、TM7SF2）、ECM組織（如ITGA7、POSTN、COL5A2）、彈性纖維形成（如FBN1、LOX）、胰島素信號轉(zhuǎn)導（如GRB10、IGFBP7）、維生素B5代謝（如ENPP1、ENPP2）等相關通路（圖3c，d）。特別是，PLIN1在罕見鱗狀細胞癌中高表達，而在大多數(shù)常見鱗狀細胞癌中未檢測到（188/288）。然后，作者對每種SCCs中的10個患者測試了PLIN1拷貝數(shù)。有趣的是，作者用熒光原位雜交技術檢測了3例肛門鱗狀細胞癌的基因擴增（3/10），表明了PLIN1在罕見鱗狀細胞癌中高表達的潛在機制（圖3f）?？紤]到TFs在腫瘤發(fā)生和侵襲性中發(fā)揮著重要作用，作者重點研究了常見和罕見鱗狀細胞癌之間差異表達的TFs。其中，AEBP1、FOXO1、RUNX2、TBL1X、FOXK2等罕見鱗狀細胞癌中有10個TFs過表達，TP73、BCL11B、HDAC3、RTF1、KDM2A等常見鱗狀細胞癌中有33個TFs過表達（圖3g）。通過TF-TG富集分析，有2個TF（RUNX2和FOXO1）在罕見鱗狀細胞癌中過表達，調(diào)節(jié)了大部分的TGs，表明在罕見鱗狀細胞癌中具有優(yōu)勢的生物學功能（圖3h）。調(diào)節(jié)骨骼形態(tài)發(fā)生的RUNX2和調(diào)節(jié)細胞對氧水平反應的FOXO1參與脂質(zhì)代謝。有趣的是，據(jù)報道FOXO1可以抑制RUNX2的轉(zhuǎn)錄活性。作者還發(fā)現(xiàn)在罕見鱗狀細胞癌中，RUNX2和FOXO1的蛋白豐度呈負相關（圖3i）?？筊UNX2、FOXO1和PLIN1免疫組化證實RUNX2和FOXO1呈負相關（甲狀腺_11中只有RUNX2陽性，胰腺_23中只有FOXO1陽性），兩例均顯示PLIN1陽性（圖3j）?？傊?，這些數(shù)據(jù)表明，在罕見鱗狀細胞癌中，脂質(zhì)代謝可能更活躍，并在鱗狀細胞分化中發(fā)揮關鍵作用（圖3k）。這一發(fā)現(xiàn)揭示了通過對RUNX2、FOXO1和PLIN1染色來診斷罕見鱗狀細胞癌的機會。
圖3 普通鱗狀細胞癌與罕見鱗狀細胞癌的蛋白質(zhì)組差異。a：常見和罕見鱗狀細胞癌的主成分分析（PCA）。b：常見和罕見鱗狀細胞癌與9個變量的關聯(lián)，以及常見鱗狀細胞癌和罕見鱗狀細胞癌顯著DEPs的熱圖。c：顯著DEPs富集通路在普通SCCs和罕見SCCs。d：常見和罕見SCCs代表性DEPs中差異表達通路中的蛋白。e：17個鱗狀細胞癌中PLIN1蛋白的表達。f：代表性PLIN1熒光原位雜交信號圖譜。g：常見和罕見鱗狀細胞癌中差異表達TFs。h：RUNX2和FOXO1調(diào)控的下游轉(zhuǎn)錄靶向基因表達熱圖。i：散點圖顯示RUNX2和FOXO1的蛋白豐度之間的關系。j：罕見鱗狀細胞癌中RUNX2、FOXO1、PLIN1的免疫組化染色與質(zhì)譜結(jié)果一致。k：描述了假設：脂質(zhì)代謝上調(diào)有助于罕見鱗狀細胞癌的侵襲性和轉(zhuǎn)移。
4.17個鱗狀細胞癌基于蛋白質(zhì)組的層次聚類
基因組和轉(zhuǎn)錄組信息已被用于將SCCs聚類成亞組；然而，基于蛋白質(zhì)組的聚類研究還缺乏深入報道。正如預期，t-SNE分析顯示，來自同一器官的樣本傾向于聚集在一起，表明SCC起源的組織類型更相似（圖4a）。為了識別基于蛋白質(zhì)組特征的分類，作者對17個鱗狀細胞癌的333個腫瘤樣本進行了分級聚類。因此，根據(jù)1500個最可變的蛋白質(zhì)確定了4個蛋白質(zhì)組亞型，它們與解剖部位顯著相關，并顯示了不同的蛋白質(zhì)表達和信號轉(zhuǎn)導模式（圖4b，c）。簇1（EOST，以每個器官的首字母命名并按字母順序排列）包括食管、皮膚、口腔和喉嚨，與細胞骨架功能和免疫相關，如細胞骨架蛋白結(jié)合、KRAS信號下調(diào)、補體和先天免疫系統(tǒng)。簇2（LNT）包括胸腺、肺和鼻咽，具有最高水平的有氧氧化，包括線粒體、磷脂代謝、氧化磷酸化和TCF依賴的信號轉(zhuǎn)導。第3組（BBGPT）包括乳腺、甲狀腺、膀胱、膽囊和胰腺，均為罕見的鱗狀細胞癌。它富集于ECM糖蛋白、脂肪酸代謝和炎癥反應通路，因此與ACs具有非常相似的特征（圖2d和圖4d）。ATM蛋白與預后良好相關，MMP19蛋白與不良預后相關（圖4e）。為了闡明潛在的差異SCCs啟動機制，作者匹配了這4個簇中所有DEPs的激酶，并將它們映射到KinMap（圖4f）。簇1的特異性激酶主要屬于CAMK和AGC，如HUNK、SIK1和MAST1，參與免疫應答。簇2的激酶廣泛分布在所有的激酶類別中，主要參與氧化磷酸化（如LRRK2、RAF1和BRAF）。簇3特異性激酶分布在TK、CAMK、CMGC中，主要參與脂質(zhì)代謝（如NEK10、DAPK1、SIK2）。簇4特異激酶主要屬于AGC、CAMK、CMGC，參與細胞周期（如CDK4、PLK1、AURKB；圖4f，g）。作者進一步利用GENEMINIA對每個簇進行了4個激酶-TF網(wǎng)絡分析，發(fā)現(xiàn)多個激酶可能被參與每個簇的主要通路的激酶所調(diào)控（圖4g）?？傊@四個蛋白質(zhì)組簇顯示了解剖特征，并可能提示SCC的差異起始。
圖4 泛SCCs的蛋白質(zhì)組簇及其與SCC起始的關系。a：17個SCC樣本的T-SNE圖。b：333個SCC樣本的蛋白質(zhì)組學聚類分析。c：GSEA揭示了四個蛋白質(zhì)組簇中顯著富集的通路。d：4個蛋白質(zhì)組簇中有代表性的通路和相應的重要DEPs。e：ATM和MMP19的Kaplan-Meier生存曲線。f：四個蛋白質(zhì)組簇不同顏色差異表達激酶的Kinmap。g：四個蛋白質(zhì)組簇中激酶和轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控網(wǎng)絡。
5.干細胞的免疫前景及其潛在的藥物研究
基于推斷細胞比例的共識聚類鑒定出6種具有明顯TME特征和預后的SCCs亞型，并以特定的細胞類型和通路優(yōu)勢來區(qū)分（圖5a，b）。作者在這個泛SCC人群中定義了6種亞型：（1）典型鱗狀細胞（ClSq），（2）脂肪酸代謝（FaSq），（3）嗜堿性粒細胞（BaSq），（4）嗜中性粒細胞（NeSq），（5）嗜酸性粒細胞（EoSq），和（6）免疫熱型（IhSq），其特征是獨特的TME信號和鑒別信號通路（圖5a）。值得注意的是，ClSq腫瘤中也存在免疫抑制細胞，如調(diào)節(jié)性T細胞。蛋白質(zhì)組學分析顯示，F(xiàn)GFR3、白細胞跨內(nèi)皮遷移和補體信號通路上調(diào)（圖5b）。作為罕見SCCs的一個子集，F(xiàn)aSq腫瘤可能更多地依賴脂肪酸作細胞基石來進行膜形成、能量儲存和信號分子的產(chǎn)生，以脂肪酸代謝為靶點可能對這種亞型的鱗狀細胞癌更具選擇性（圖5b）。SCCs的三個亞組分別以嗜堿性粒細胞、嗜中性粒細胞和嗜酸性粒細胞為特征。BaSq腫瘤包含陰莖、膽囊、胰腺、肺、會陰、皮膚、口腔、膀胱和乳腺的SCCs，其特征是嗜堿性粒細胞高度富集，KRAS信號通路，胰島素處理，PDGF信號傳導，缺氧上調(diào)。NeSq腫瘤包含婦科、乳腺、肺、食管、口腔、陰莖和膽囊的鱗狀細胞，高度富集mv內(nèi)皮細胞、ly內(nèi)皮細胞和中性粒細胞。蛋白質(zhì)組學分析顯示，DNA雙鏈斷裂修復通路，NOTCH信號通路，細胞周期，凋亡上調(diào)。EoSq腫瘤，包含會陰和咽喉的SCCs，富含嗜酸性粒細胞、間充質(zhì)干細胞和NKT細胞，參與HSP90伴侶周期、雌激素反應晚期、自噬調(diào)節(jié)和UV反應上調(diào)（圖5b）。IhSq腫瘤包含20個鼻咽SCCs和1個會陰SCC，與其他5個亞型的區(qū)別在于它們具有更高程度的B細胞、CD4+ T細胞和M1巨噬細胞的特征。該蛋白組具有多種致癌、免疫相關和信號通路上調(diào)的特征，包括KIT信號通路、B細胞受體信號通路、干擾素γ反應和氧化磷酸化的調(diào)節(jié)，因此可能受益于免疫治療（圖5b）。這些基于分子的細胞類型分類得到了組織病理學評估的支持（圖5c，d）。在FaSq亞型中檢測到PLIN1染色陽性（圖5d）。TME不僅在腫瘤的發(fā)展過程中起著重要作用，而且對于尋找靶向非腫瘤基質(zhì)細胞或腫瘤細胞與基質(zhì)細胞相互作用的治療方案也是一個潛在的寶庫。為了檢驗這些亞型在指導治療選擇方面的實用性，作者考慮了每個亞組的可藥性和表達優(yōu)勢，并發(fā)現(xiàn)每個亞組有很可觀的藥物靶點（圖5e）。作者發(fā)現(xiàn)SLC16A7（BaSq）、SLC6A9（NeSq）、SLC7A2（EoSq）和SLC12A1（IhSq）在4種亞型中特異表達，并可作為某些亞型的治療靶點。PDE3B參與脂肪酸代謝，可作為FaSq的藥物靶點（圖5e）?；谶@些觀察，一種評估TME屬性的治療選擇方法似乎是有必要的。
圖5 泛SCCs的免疫亞型分析。a：Coxcomb圖顯示了17個SCCs中6種亞型的分布。b：6個亞型中基于蛋白質(zhì)組的微環(huán)境細胞特征和通路。c：4種亞型的鱗狀細胞癌具有特定的腫瘤微環(huán)境細胞浸潤。d：蘇木精和伊紅（H&E）染色和PLIN1免疫組化（IHC）顯示1例疑似脂滴的亞型2樣本。e：6個亞型的藥物靶點。
6.HPV相關的鱗狀細胞癌特征
為了更好地描述HPV對部分鱗狀細胞癌的影響，作者測試了15種高危HPV類型，包括16、18、31、33、35、39、45、51、52、56、58、59、66、68和82。在333例核心腫瘤中，只有肛門生殖器SCCs有HPV陽性患者，包括肛門、陰莖、會陰、宮頸和陰道（圖6a）。HPV16是肛門生殖器SCC患者的主要類型，其陽性率在54%以上（圖6b）。HPV陽性的會陰SCC中CDKN2A的表達高于HPV陰性的會陰SCC（圖6b）。為了進一步闡明HPV感染的SCCs與其他類型或陰性SCCs的不同激活或失活的分子途徑，根據(jù)HPV感染模式對這些肛門生殖器SCCs進行了分組（圖6c）。作者確定了這5組之間8種不同的通路調(diào)節(jié)模式（圖6d）。在HPV陽性的鱗狀細胞癌中，IP2、IP和INS合成、二磷酸核苷酸和三磷酸核苷酸的相互轉(zhuǎn)化、蛋白酶體和DNA雙鏈斷裂反應等途徑較高，表明其代謝環(huán)境較高。值得注意的是，HPV陰型鱗狀細胞癌與嗜堿性粒細胞亞型有相當多的重疊，其顯著特征是KRAS信號升高（圖6d）。相反，在HPV16陽性腫瘤中，IL6介導的信號通路較低，PTK6可調(diào)控RHO GTPase RAS GTPase和MAP激酶，正調(diào)控ERBB信號通路和離子通道活性。離子門控通道活性在其他三組中較高，這與非HPV16感染腫瘤相似。最后，作為主要類型的SCCs，HPV16感染的病毒潛伏期、成纖維細胞生長因子結(jié)合、TGFβ通路等較高，其中IL1分泌的正向調(diào)節(jié)、上皮形態(tài)發(fā)生的正向調(diào)節(jié)和atrbrca通路較低（圖6d）。負調(diào)控T細胞受體信號通路的蛋白LGALS3、EZR、PHPT1、PAWR在Group1-4中升高，DUSP3僅在Group2-3中升高。在肌醇磷酸分解代謝過程中，Group1-4中INPP1升高，Group1-3中NUDT3升高（圖6e）。因此，這些分析表明，HPV16感染可能導致肌醇磷酸分解代謝過程和免疫逃避（圖6f），參與HPV16+ SCC的癌變。
圖6 HPV相關的鱗狀細胞癌的特征。a：5例肛門生殖器鱗狀細胞癌的HPV感染率。b：5個肛門生殖器鱗狀細胞癌的HPV感染細節(jié)和與HPV感染相關的已知分子的蛋白豐度。c：根據(jù)HPV16感染狀態(tài)將5個肛門生殖器SCCs分組。d：5例肛門生殖器鱗狀細胞癌中HPV狀態(tài)對通路的影響。e：box圖顯示了在HPVT16感染的鱗狀細胞癌中過度表達的兩個通路中差異表達分子的蛋白豐度。f：描述了作者的假說，即肌醇磷酸分解代謝過程的上調(diào)和T細胞受體信號的負調(diào)控有助于HPV16相關SCC的腫瘤發(fā)生。
7.腫瘤類型分類器的性能
對鱗狀細胞癌的有效管理應包括可靠的檢測生物標志物和合理預防和治療鱗狀細胞癌的藥物。作者假設來自深度蛋白質(zhì)組學分析的信息內(nèi)容足夠豐富，可以高精度地預測腫瘤的起源部位。作者開發(fā)了一個基于機器學習的分類器來確定蛋白質(zhì)組表達的能力為SCCs的診斷提供信息（圖7a）。在作者249例患者的訓練集中，基于10倍交叉驗證，所有患者診斷SCCs類型都被準確預測（敏感性和特異性均為100%）。當應用于84個樣本的驗證集時，模型的敏感性和特異性均達到100%（圖7b）?？紤]到這些蛋白質(zhì)組標志物可能具有來自不同細胞群的平均信號，作者通過對泛SCC人群患者的切片進行免疫組化，在組織水平上檢測了3個標志物PRKCE、SL27A1和CPXM2的空間表達（圖7c，d）。此外，作者將P63作為典型的泛SCC標記物，P16作為與HPV感染相關的標記物，并用EBER原位雜交標記EB病毒感染的細胞。這些鱗狀細胞癌組織中P63染色全部呈陽性。EBER僅在鼻咽鱗狀細胞癌中呈陽性。P16在HPV感染陽性的宮頸和陰道SCCs中呈強陽性表達，而在圖7d所示的HPV陰性ESCC和胸腺SCCs中呈陽性表達，限制了其對HPV陽性SCCs的診斷價值。PRKCE的免疫染色在17個鱗狀細胞癌中有顯著差異，在宮頸和陰道鱗狀細胞癌中總體呈高表達（圖7d）。從蛋白質(zhì)組學數(shù)據(jù)來看，SLC27A1在鼻咽、膽囊和胰腺鱗狀細胞癌中高表達。與此一致的是，作者注意到在膽囊和胰腺鱗狀細胞癌中有很高比例的腫瘤特異性SLC27A1陽性染色（圖7d）。作者發(fā)現(xiàn)CPXM2免疫組化染色，與蛋白質(zhì)組學數(shù)據(jù)一致，在胸腺鱗狀細胞癌中高表達（圖7d）。這些結(jié)果強調(diào)了結(jié)合蛋白質(zhì)組學和病理學來探索癌癥類型特異性生物標志物的力量。
圖7 腫瘤類型分類器的性能及診斷標志物的驗證。a：隨機森林分類器原理圖。b：驗證數(shù)據(jù)集中17個SCCs的分類器性能。c：提供了用于細胞成分、TF、激酶、磷酸酶和藥物靶點分類和注釋的19個蛋白的熱圖。d：部分鱗狀細胞癌典型標本蘇木精和伊紅（H&E）染色，P63、P16、PRKCE、SLC27A1和CPXM2的免疫組化（IHC）染色，以及EBER的原位雜交（ISH）。
結(jié)論：
綜上所述，作者目前的工作利用蛋白質(zhì)組學平臺對泛SCC進行了系統(tǒng)和全面的分析。這些結(jié)果為這個復合物增加了一個額外的層，這可能對更好地理解SCCs有重要的意義。
參考文獻：Song Q, Yang Y, Jiang D, et al. Proteomic analysis reveals key differences between squamous cell carcinomas and adenocarcinomas across multiple tissues[J]. Nat Commun. 2022,13(1):4167.
