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今天給大家?guī)硪黄芯恳认侔┓肿颖碚鞯纳盼恼?，文章的題目為Integrative analysis reveals clinically relevant molecular fingerprints in pancreatic cancer，發(fā)表在Molecular Therapy: Nucleic Acid（IF：8.886）雜志上。文章通過研究36個胰腺癌細胞系（PCCL）的多層分子數據，包括基因突變、基因表達、miRNA表達和蛋白質圖譜，分析確定了與臨床意義和藥物敏感性相關的胰腺癌分子特征，為胰腺癌患者的精確治療提供了潛在的有效策略。
研究背景
胰腺癌是一種高度侵襲性的癌癥，對治療的反應率極低。阻礙胰腺癌診斷和治療水平提高的主要障礙之一是胰腺癌分子改變的整個場景一直不清楚。因此，迫切需要對胰腺癌的分子結構進行表征，以便發(fā)現(xiàn)早期診斷的生物標志物和臨床干預的潛在靶點。
在本研究中，研究者對來自36個胰腺癌細胞系（PCCL）的多組學數據進行了綜合分析。根據mRNA表達將PCCLs分為2個亞組，并通過miRNA和蛋白質表達對其進行進一步的重述。根據與PCCL亞組相關的表達模式，將腫瘤樣本進一步分為3個亞組。通過整合藥物敏感性數據，確定了在不同亞組中表現(xiàn)出變異敏感性的藥物。本文的研究結果有助于了解胰腺癌的分子改變，并通過提出有希望的靶向治療候選方案推動胰腺癌患者的臨床治療實踐。
研究路線
研究結果
1、胰腺癌細胞系與原發(fā)性腫瘤具有相同的基因組突變
研究方法與結果：1）比較來自TCGA胰腺癌隊列的36個PCCL和769個原發(fā)性胰腺腫瘤樣本之間的癌癥驅動基因突變頻率（圖1A）。53.3%的癌癥驅動基因（如KRAS、SMAD4和CDKN2A）在PCCLs和原發(fā)性胰腺腫瘤之間的突變頻率沒有差異。
一些癌癥驅動基因在PCCL中表現(xiàn)出顯著差異，如TP53、ARID1A和EP300。此外，這些癌癥驅動基因中的大多數存在錯義突變（圖1B）。
在TCGA胰腺癌患者隊列中確定了87個共現(xiàn)基因對和6個互斥基因對（圖1C）。然而，在PCCL中觀察到的此類事件要少得多，其中檢測到20對共現(xiàn)基因對和4對互斥基因對（圖1D）。這可能是因為胰腺癌細胞系數量相對較少，僅覆蓋了部分胰腺癌亞型。
研究結論：PCCL隊列再現(xiàn)了原發(fā)性胰腺癌樣本中的主要基因組失調。
2、根據轉錄組mRNA將PCCLs分為兩個亞組
研究方法與結果：1）采用無監(jiān)督一致性聚類算法對36個PCCL進行分類。PCCL分為2個亞組，即C1和C2亞組（圖2A）。
2）對這兩個亞組之間差異表達的基因進行了功能富集分析，揭示了這兩個亞組不同的多種生物學過程，包括表皮生物學，如“表皮發(fā)育”、“表皮細胞分化”和“上皮細胞增殖的正調控”（圖2B）。
3）C1亞群主要與“分化”相關，表明C1細胞系更具上皮特征，其特征是分化相關標記基因高表達，如FAM65B和RBM24（圖2C）。然而，C2亞組的PCCLs表現(xiàn)出其他分子特征，如“免疫”、“轉移/血管生成”、“轉移/表皮”和“增殖”。
4）C2亞組細胞系顯示出高豐度的相關標記基因，如IL23A和IL1RL2的免疫、ENPEP和EPHA1的血管生成、SPRR3和SPRR2D的表皮以及NTF4和KRT6A的增殖（圖2D）。
研究結論：PCCL隊列再現(xiàn)了原發(fā)性胰腺癌樣本中的主要基因組失調。
3、miRNA表達與PCCL轉錄組亞群高度相關
研究方法與結果：1）分析了36個PCCL中734個miRNA的表達譜，采用表達水平差異最大的前200個miRNA進行無監(jiān)督一致性聚類分析，其中36個PCCL被分為2個亞組（圖3A）。
將miRNA亞組中的胰腺癌細胞系分配到mRNA亞組，研究者發(fā)現(xiàn)，基于miRNA表達的分類與mRNA轉錄組亞組高度一致，只有4個細胞系例外（圖3B）。
3）進一步比較2個轉錄組亞組之間的miRNA表達水平，發(fā)現(xiàn)C1亞組中有2個上調miRNA，C2亞組中有12個下調miRNA（圖3C）。
研究結論：這些結果顯示了PCCLs中miRNA和mRNA表達模式之間的密切聯(lián)系。
4、蛋白質譜重述PCCL轉錄組亞組
研究方法與結果：1）進一步分析了36個PCCL中214個蛋白質的表達譜，以表征蛋白質特征。PCCL根據蛋白質水平分為2個亞組，其中只有3個細胞系與轉錄組學分類存在差異（圖4A）。
2）差異分析顯示16種蛋白質在PCCLs的C1和C2亞組之間表現(xiàn)出顯著差異（C2亞組中有9種上調和7種下調）（圖4B）。
3）與C1亞組相比，C2亞組的Rab25、P-鈣粘蛋白和α-連環(huán)蛋白水平顯著升高，而C2亞組的Rictor_pT1135、Tuberin和TSC1_TSC1_Caution水平下調（圖4C）。
4）大多數差異蛋白在36個PCCL中表現(xiàn)出顯著的正相關或負相關（圖4D）。更具體地說，GATA3和E-Cadherin在各種PCCL中高度共表達，而Tuberin和P-鈣粘蛋白則表現(xiàn)出顯著的特異性表達。
5）進一步構建了蛋白質相互作用網絡，網絡分析揭示了不同亞組之間生物學特性的差異，如EGFR信號、PI3K信號和MAPK信號通路（圖4E）。
研究結論：不同亞組胰腺癌具有不同的分子特征，這可能有助于胰腺癌患者的分類管理和精確治療的臨床實踐
5、PCCL亞組具有臨床意義
研究方法與結果：1）將來自TCGA PAAD隊列的胰腺癌樣本映射到相應的亞組。PAAD腫瘤樣本根據其與PCCLs的表達相關性分為三個亞組（圖5A）。在C1亞組中，12個腫瘤樣本顯示出與PCCLs最相似的表達譜，而在C2亞組中，90個樣本與PCCLs高度相關。此外，部分腫瘤樣本（N=75）表現(xiàn)出C1亞組和C2亞組的混合表達模式，這兩個亞組被指定為C3亞組。來自C1亞組（如TCGA-2J-AABP）的腫瘤樣本與C1亞組中的細胞系具有最高相關性，而C2亞組（如TCGA-FB-A545）中的腫瘤樣本與C2細胞系具有較高的相似性（圖5B）。
2）C1亞組的腫瘤樣本的CD4幼稚細胞浸潤明顯高于C2和C3亞組（C2為P=1.5E-5，C3為P=2.2E-5，圖5C）。
3）C2亞組的腫瘤樣本比C1和C3亞組的腫瘤樣本更易被單核細胞浸潤（C1組P=9.2E-5，C3組P=3.4E-4）。
4）Kaplan-Meier分析顯示，不同亞組之間的生存時間存在顯著差異（P=1.2E-3，圖5D）。
研究結論：亞組分類具有顯著的臨床意義，并可能促進胰腺癌患者更有效的臨床治療。
6、綜合分析確定PCCLs藥物敏感性相關的分子特征
研究方法與結果：1）通過比較兩個亞組中細胞系對497種抗腫瘤藥物的敏感性，我們確定了13種藥物在不同PCCL亞組中具有不同的敏感性（圖6A）。2種藥物在C2亞組中表現(xiàn)出更高的敏感性，而C1 PCCL對11種藥物更為敏感。
2）SIRT1的小分子激活劑SRT-1720在C2 PCCLs中表現(xiàn)出顯著更高的敏感性（P=3.0E-2，圖6B）。C1亞組的胰腺細胞對另一種小分子ALK抑制劑NVP-TAE684更敏感（P=1.3E-2）。
3）具有CDKN2A突變的胰腺癌細胞對阿霉素、長春新堿、伊馬替尼、阿西替尼、舒尼替尼、倫伐替尼和博司替尼等藥物更為敏感（圖6C）。
4）TP53突變的PCCLs比野生型TP53的PCCLs對西羅莫司、地塞米松和凡達替尼更敏感（圖6D）。
5）伐地昔布和奧沙利鉑在SMAD4突變PCCL中高度敏感（圖6E）。
研究結論：確定了與藥物敏感性相關的分子特征，為胰腺癌的精確治療提供了潛在的策略。
本文小結
胰腺癌是一種高度侵襲性的癌癥，對治療的反應率極低，這就要求對胰腺癌細胞系（PCCL）進行全面的分子表征。研究者篩選了36個PCCL的多層分子數據，包括基因突變、基因表達、miRNA表達和蛋白質圖譜。通過對基因組突變的比較分析發(fā)現(xiàn)，PCCLs再現(xiàn)了原發(fā)性腫瘤的基因組改變，并提出了臨床干預的潛在治療策略。根據轉錄組mRNA表達將36個PCCL分為2個亞組，其中C1亞組以分化為特征，而C2細胞系以“免疫”、“轉移/血管生成”、“轉移/表皮”和“增殖”為特征。結果還表明，CDKN2A、TP53和SMAD4突變的PCCL對某些抗癌藥物更為敏感。研究者的綜合分析確定了與臨床意義和藥物敏感性相關的胰腺癌分子特征，為胰腺癌患者的精確治療提供了潛在的有效策略。
參考文獻：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2162253121001566
