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2021年TCGA還能發(fā)17+
血管侵襲（VI，Vascular Invasion）是腫瘤的重要研究方向。2021年6月份發(fā)表在Hepatology (IF=17.425)上的文章題為Genomic Analysis of Vascular Invasion in HCC Reveals Molecular Drivers and Predictive Biomarkers，該文章從多組學(xué)的角度解析了肝癌中血管侵襲事件。
前言：
VI的存在預(yù)示了HCC的侵略性腫瘤行為和不良的臨床結(jié)果。本研究用VI來(lái)評(píng)估腫瘤的基因組以闡明這種表型的關(guān)鍵分子驅(qū)動(dòng)因素。轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)變化的功能通路分析揭示了促進(jìn)腫瘤侵襲的多種途徑和生物過(guò)程的上調(diào)，顯示了這些變化的協(xié)調(diào)影響。MYC腫瘤基因是與VI相關(guān)的mRNA、miRNA和蛋白質(zhì)發(fā)生重大變化的一致的上游調(diào)節(jié)因子，作者進(jìn)行了跨物種綜合分析，比較了MYC驅(qū)動(dòng)的小鼠HCC和人類(lèi)HCC的蛋白變化，并確定纖連蛋白是兩個(gè)物種均保守的生物標(biāo)志物。
整體思路：
作者從TCGA數(shù)據(jù)集的臨床信息和基因組（結(jié)果一）、轉(zhuǎn)錄組（結(jié)果二）、蛋白質(zhì)組（結(jié)果三）中挖掘肝癌VI相關(guān)的分子特征性改變。在篩選到潛在的候選基因之后，在人和小鼠HCC中進(jìn)一步驗(yàn)證分子標(biāo)志物的可靠性（結(jié)果四）。在確定靶點(diǎn)之后，通過(guò)肝癌細(xì)胞系實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證生物標(biāo)志物在HCC中發(fā)揮的功能（結(jié)果五、六、七）。
數(shù)據(jù)來(lái)源：
TCGA HCC 數(shù)據(jù)集中未經(jīng)治療的患者，包括臨床數(shù)據(jù)、處理后的基因組數(shù)據(jù)、標(biāo)化后RNA-seq數(shù)據(jù)、miRNA數(shù)據(jù)、蛋白芯片數(shù)據(jù)。
結(jié)果一：血管侵襲是肝癌復(fù)發(fā)相關(guān)的預(yù)后因子
在TCHA-LIHC數(shù)據(jù)集的373個(gè)樣本中，在34.9%（n=111）的患者組織切片中觀(guān)察到了血管侵襲現(xiàn)象，與腫瘤分期、腫瘤TNM分級(jí)以及AFP水平均存在關(guān)聯(lián)。腫瘤復(fù)發(fā)樣本中的VI事件更容易出現(xiàn)，同時(shí)VI事件也預(yù)示著患者更差的生存預(yù)后情況。因此，肝癌患者當(dāng)中的VI與腫瘤侵襲性行為和較差的臨床預(yù)后緊密相關(guān)。為了識(shí)別驅(qū)動(dòng)人類(lèi)肝癌VI事件的基因，作者發(fā)現(xiàn)TP53突變?cè)赩I樣本中具有較高的頻率，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)可疑的拷貝數(shù)變異。這種基因型-表型之間的關(guān)聯(lián)仍需要進(jìn)一步深入研究和探討。
結(jié)果二：攜帶有VI事件的HCC的轉(zhuǎn)錄圖譜
作者分析HCC-VI數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)錄組，識(shí)別到102個(gè)差異基因，包括92個(gè)上調(diào)基因和10個(gè)下調(diào)基因，CDC20、XPOT、sirtuin 7、MYC和HOXD13等基因作為潛在的風(fēng)險(xiǎn)驅(qū)動(dòng)基因被識(shí)別出來(lái)?；蚬δ芨患治霭l(fā)現(xiàn)與其相關(guān)的肝癌signature。作者繼續(xù)對(duì)miRNA數(shù)據(jù)進(jìn)行差異分析，識(shí)別到20個(gè)上調(diào)和47個(gè)下調(diào)miRNA，作者挑選了Top 10 miRNA及其靶基因進(jìn)行展示，大部分都是第一次被發(fā)現(xiàn)會(huì)促進(jìn)肝癌VI。
結(jié)果三：HCC-VI 的蛋白質(zhì)改變及其功能評(píng)估
前兩個(gè)結(jié)果分別從表型與基因組、轉(zhuǎn)錄組層面描述了HCC VI的分子改變，作者緊接著觀(guān)察分析了蛋白質(zhì)層面的變化。在總共219個(gè)蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)中，87個(gè)蛋白都有顯著差異，Top 10的蛋白質(zhì)包括細(xì)胞粘附、細(xì)胞自噬和代謝相關(guān)的功能。功能通路分析顯示細(xì)胞活性、細(xì)胞遷徙、細(xì)胞增殖、血管生成等通路都顯著上調(diào)，細(xì)胞自噬、衰老都是顯著下調(diào)。這些上調(diào)基因都顯示了腫瘤的侵襲的特性與表型。
結(jié)果四：跨物種的比較蛋白質(zhì)譜揭示纖連蛋白作為一個(gè)侵襲性肝癌的biomarker
之前的結(jié)果發(fā)現(xiàn)MYC作為潛在的驅(qū)動(dòng)基因，作者在小鼠模型中同樣的發(fā)現(xiàn)MYC基因在VI事件中的普遍性。作者系統(tǒng)評(píng)估了與MYC-HCC相關(guān)的蛋白質(zhì)變化，發(fā)現(xiàn)392種上調(diào)蛋白和360中下調(diào)蛋白，整體結(jié)果顯示了人-鼠的結(jié)果一致性。
作者通過(guò)免疫熒光和免疫組化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了纖連蛋白的結(jié)果。
結(jié)果五：纖連蛋白促進(jìn)人肝癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移
作者選定了2個(gè)肝癌細(xì)胞系(SKHep1和SNU182)，通過(guò)CRISPR或RNAi的方法對(duì)FN1進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果顯示FN1會(huì)促進(jìn)肝癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移能力。
結(jié)果六：在人肝癌組織中驗(yàn)證FN1的表達(dá)水平
纖連蛋白是一種與侵入性HCC相關(guān)的保守蛋白質(zhì)，在TCGA數(shù)據(jù)集中，腫瘤中的纖連蛋白表達(dá)不僅與血管入侵相關(guān)，還與更高級(jí)的腫瘤階段（P = 0.01）和更高的腫瘤等級(jí)（P = 0.08）相關(guān)。此外，F(xiàn)N1 mRNA表達(dá)率較高與復(fù)發(fā)、生存能力差有關(guān)。作者還從肝癌樣本公共存儲(chǔ)庫(kù)的人類(lèi)病理蛋白圖集（HCPA）數(shù)據(jù)庫(kù)中的12個(gè)樣本評(píng)估了纖連蛋白的蛋白質(zhì)表達(dá)數(shù)據(jù)，結(jié)果與TCGA數(shù)據(jù)集一致。這些數(shù)據(jù)驗(yàn)證了腫瘤FN1表達(dá)與人體HCC中的VI相關(guān)聯(lián)。
結(jié)果七：纖連蛋白作為高級(jí)HCC的非侵入性生物標(biāo)志物
最后，作者評(píng)估了纖連蛋白是否可以作為HCC的非侵入性血漿生物標(biāo)志物。為此，作者進(jìn)行了一項(xiàng)試驗(yàn)性病例對(duì)照研究，招募HCC患者（n=35）和無(wú)HCC肝硬化患者（n=10），這些患者與肝硬化的年齡、性別、種族和病因相匹配。與肝硬化的非HCC對(duì)照組相比，HCC患者血漿纖連蛋白水平顯著升高。相比之下，另外兩種在TCGA數(shù)據(jù)集HCC組織中升高的蛋白質(zhì)PAI-1和VEGFR2的血漿水平，在肝硬化患者的血漿中并沒(méi)有升高。纖連蛋白水平并沒(méi)有因病因的變化而變化，因此纖連蛋白是侵入性HCC的一種有前途的非侵入性血漿蛋白生物標(biāo)志物。
參考文獻(xiàn)：
Genomic Analysis of Vascular Invasion in HCC Reveals Molecular Drivers and Predictive Biomarkers, 2021, Hepatology
