【佳學(xué)基因檢測(cè)】如何區(qū)分轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌癥與非轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌？
基因檢測(cè)區(qū)分轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌與非轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌所收集的證據(jù)：
磷酸蛋白質(zhì)組學(xué)特征區(qū)分mCRC和非mCRC
在結(jié)直腸癌基因檢測(cè)位點(diǎn)的證據(jù)評(píng)估中，佳學(xué)基因的蛋白質(zhì)組亞型分類中，三種亞型在mCRC或非mCRC患者中均沒有顯著富集。腫瘤正確醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)，總共有1487個(gè)磷酸化位點(diǎn)在原發(fā)腫瘤和N中差異表達(dá)。使用這些差異磷酸化位點(diǎn)進(jìn)行一致性聚類，以識(shí)別每個(gè)CC中的亞群（STAR方法）。有趣的是，磷酸蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)在每個(gè)蛋白質(zhì)組亞型中區(qū)分了原發(fā)腫瘤與mCRC和非mCRC（p = 1.47E-5，卡方檢驗(yàn)），從而產(chǎn)生了六種磷酸蛋白質(zhì)組亞型。SC1、SC3和SC5在mCRC中富集，而SC2、SC4和SC6是非mCRC的特征。
佳學(xué)基因腫瘤基因解碼進(jìn)行了功能富集分析，發(fā)現(xiàn)SC1、SC3和SC5中高表達(dá)的磷酸蛋白質(zhì)在粘著斑和粘附連接通路中富集。相比之下，SC2、SC4和SC6中上調(diào)的磷酸化位點(diǎn)在功能上的相似性更高，并在ERBB2信號(hào)傳導(dǎo)、子宮內(nèi)膜癌、抗原處理和呈遞以及Fc gamma R介導(dǎo)的吞噬作用通路中富集。具體來(lái)說(shuō)，預(yù)測(cè)參與抗原處理和呈遞通路的MHC1磷酸化位點(diǎn)在SC1、SC3和SC5中下調(diào)，這表明在轉(zhuǎn)移進(jìn)展過(guò)程中T細(xì)胞激活受到抑制。此外，mTOR信號(hào)傳導(dǎo)和糖酵解通路中上調(diào)的磷酸化位點(diǎn)（圖S5D和S5E）為CRC轉(zhuǎn)移提供了藥理學(xué)方面的見解?；赑hosphoSitePlus中的激酶-底物關(guān)系（Hornbeck等人，2015），腫瘤正確用藥基因解碼發(fā)現(xiàn)在SC1、SC3和SC5中激酶和磷酸化位點(diǎn)之間主要呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，而在SC2和SC4中正相關(guān)關(guān)系增強(qiáng)。具體來(lái)說(shuō)，SC6的特征是激酶和底物之間的負(fù)調(diào)控，這表明CC3中的非mCRC更類似于預(yù)后不良的mCRC。由于磷酸化位點(diǎn)的豐度可能受到蛋白質(zhì)表達(dá)水平或磷酸化活性的影響，另一種方法是使用蛋白質(zhì)豐度對(duì)磷酸化進(jìn)行歸一化處理。這種分析表明，磷酸蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)還可以區(qū)分CC3中mCRC和非mCRC的原發(fā)腫瘤。
轉(zhuǎn)移腫瘤的蛋白質(zhì)基因組學(xué)特征
對(duì)于mCRC，無(wú)論MSI狀態(tài)如何，原發(fā)腫瘤和轉(zhuǎn)移腫瘤之間的突變譜都具有高度一致性。盡管原發(fā)腫瘤往往具有更多的獨(dú)特突變，但在推定的驅(qū)動(dòng)基因中或與之前研究的mCRC數(shù)據(jù)集相比，突變之間并未觀察到明顯差異。此外，賊常發(fā)生突變的SCNAs在原發(fā)腫瘤和轉(zhuǎn)移腫瘤之間并未表現(xiàn)出差異，而轉(zhuǎn)移性mCRC腫瘤與原發(fā)腫瘤相比顯示出更大的單克隆比例（60%和40%；p = 0.02）。綜上所述，這些結(jié)果表明轉(zhuǎn)移腫瘤來(lái)源于原發(fā)腫瘤或相同的祖先克隆。
然而，轉(zhuǎn)移腫瘤的蛋白質(zhì)組學(xué)特征與原發(fā)腫瘤相比顯示出明顯的差異。具體來(lái)說(shuō)，與正常組織相比，轉(zhuǎn)移腫瘤比原發(fā)腫瘤具有更多上調(diào)的蛋白質(zhì)。這些差異表達(dá)的蛋白質(zhì)能夠清晰地區(qū)分轉(zhuǎn)移組織和原發(fā)組織。在轉(zhuǎn)移腫瘤中上調(diào)的蛋白質(zhì)與細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）-受體相互作用、藥物代謝、粘著斑和緊密連接有關(guān)，而在轉(zhuǎn)移腫瘤中下調(diào)的蛋白質(zhì)則富集在代謝通路、脂肪酸降解、檸檬酸循環(huán)和氧化磷酸化中。在每個(gè)亞型中，與正常組織相比表達(dá)不同的蛋白質(zhì)在原發(fā)組織和轉(zhuǎn)移組織之間也存在差異。例如，在原發(fā)腫瘤中上調(diào)的蛋白質(zhì)在CC2中富集于白細(xì)胞跨內(nèi)皮遷移以及補(bǔ)體和凝血過(guò)程中，但在CC3中則富集于檸檬酸循環(huán)和PPAR信號(hào)通路中。
mCRC多組織中的磷酸化位點(diǎn)與蛋白質(zhì)共變
佳學(xué)基因同時(shí)分析了具有四種組織類型（N、P、T和LM）的42例mCRC病例。其中，10例、21例和11例分別屬于CC1、CC2和CC3。在每個(gè)病例中，腫瘤轉(zhuǎn)移基因解碼算了所有四種組織中每?jī)蓚€(gè)匹配的磷酸化位點(diǎn)豐度與蛋白質(zhì)豐度之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)，并為這42例mCRC病例獲得了一組相關(guān)系數(shù)（STAR方法）?；蚪獯a發(fā)現(xiàn)，在所有CC亞型中，相關(guān)系數(shù)的分布是雙峰的，并且明顯向正值偏移。
為了尋找三種CC亞型之間顯著共調(diào)控的磷酸化位點(diǎn)與蛋白質(zhì)關(guān)系，佳學(xué)基因解碼使用了方差分析（ANOVA），成功識(shí)別出954對(duì)在三種CC亞型之間存在顯著差異的磷酸化位點(diǎn)與蛋白質(zhì)相關(guān)性（ANOVA，BH調(diào)整后的p < 0.05）。轉(zhuǎn)移性腫瘤的驅(qū)動(dòng)因素基因解碼發(fā)現(xiàn)，CC2明顯顯示出更多的負(fù)調(diào)控相互作用，而CC3和CC1則顯示出更多的正共變。這954對(duì)磷酸化位點(diǎn)與蛋白質(zhì)的相關(guān)性可以區(qū)分所有42例mCRC病例中的三個(gè)蛋白質(zhì)組亞型，而這954對(duì)磷酸化位點(diǎn)與蛋白質(zhì)對(duì)可以被分為三類：CC1負(fù)調(diào)控（CC1neg）、CC2負(fù)調(diào)控（CC2neg）或CC3負(fù)調(diào)控（CC3neg）。Metascape分析表明，CC3neg簇中磷酸化位點(diǎn)與蛋白質(zhì)對(duì)對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)富集于平滑肌收縮、對(duì)損傷的反應(yīng)、LKB1通路和凋亡執(zhí)行階段。CC1neg簇成員優(yōu)先富集于LIS1通路、內(nèi)吞作用和p75 NTR受體介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)。同時(shí)，CC1neg簇成員顯著參與了mRNA代謝過(guò)程的調(diào)控、核糖核蛋白復(fù)合物生物發(fā)生和Nop56p相關(guān)的前rRNA復(fù)合物。
佳學(xué)基因進(jìn)一步將實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的激酶-底物對(duì)映射到CC1neg、CC2neg和CC3neg簇的成員上。利用超幾何分布，為每個(gè)簇選擇了富集的激酶。值得注意的是，CC3neg成員富集了賊多的激酶，而且有趣的是，這三個(gè)簇沒有共同的上游激酶，這表明三個(gè)簇之間激酶-底物網(wǎng)絡(luò)的多樣性有所貢獻(xiàn)。在954個(gè)顯著共變中，有14個(gè)對(duì)應(yīng)于10個(gè)激酶的磷酸化位點(diǎn)顯著共調(diào)控。其中，12個(gè)磷酸化位點(diǎn)與蛋白質(zhì)的相關(guān)性，對(duì)應(yīng)于9個(gè)激酶，屬于CC3neg簇，而只有2個(gè)相關(guān)性涉及CC2neg簇。值得注意的是，在CC3中，這10個(gè)激酶中有5個(gè)的突變頻率較高，這表明激酶的磷酸化位點(diǎn)與蛋白質(zhì)共變可能來(lái)源于基因組變異。
利用MCODE復(fù)合物/子網(wǎng)絡(luò)分析方法，結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移性驅(qū)動(dòng)基因基因解碼發(fā)現(xiàn)了五個(gè)關(guān)鍵的共變磷酸化位點(diǎn)與蛋白質(zhì)MCODEs（超幾何檢驗(yàn)，p < 0.001），這些MCODEs包含112個(gè)節(jié)點(diǎn)和355條邊。凋亡、網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用、有絲分裂前期以及HDAC I類通路是mCRC多種組織中合作性賊強(qiáng)的四個(gè)MCODEs。佳學(xué)基因注意到，TP53的轉(zhuǎn)錄調(diào)控和LKB1通路分別是CC1neg或CC3neg特異性MCODEs中賊強(qiáng)的。相比之下，mRNA剪接復(fù)合物（MCODE 5）是CC2neg簇成員中賊強(qiáng)的MCODE?；蚪獯a基因檢測(cè)還映射了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證或預(yù)測(cè)（即具有賊高NetworKIN評(píng)分）的上游激酶。在CC3neg簇的LKB1通路中，兩種激酶PRKACA和PRKAA1也被確定為MCODE的成員。雖然PRKCA和PRKCB參與了TP53的轉(zhuǎn)錄調(diào)控（CC1neg）和mRNA剪接（CC2neg）的上游過(guò)程，但大多數(shù)激酶在三個(gè)CC的MCODEs中并不共享。
在MCODE 1凋亡的CC3neg簇中，發(fā)現(xiàn)了四個(gè)激酶PRKCD、MAPK1、MTOR和PRKAA1上的七個(gè)位點(diǎn)。PRKCD-S304和MTOR-S1166與它們對(duì)應(yīng)蛋白質(zhì)的相關(guān)性在每個(gè)CC亞型中都是獨(dú)特的，而且這兩個(gè)位點(diǎn)都顯示出在三個(gè)CC中不同的蛋白質(zhì)或磷酸化位點(diǎn)表達(dá)譜。PRKCD-S304之前被報(bào)道為自磷酸化位點(diǎn)，并涉及多種癌癥類型，還被發(fā)現(xiàn)響應(yīng)于時(shí)間性拉帕替尼抑制。PKBalpha是細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，被預(yù)測(cè)為MTOR-S1166的上游激酶。這個(gè)磷酸化位點(diǎn)還被觀察到在EGF刺激以及EGF刺激與MAPK抑制劑聯(lián)合作用下會(huì)上調(diào)。通路富集分析表明，磷酸化位點(diǎn)與蛋白質(zhì)共變對(duì)與高頻突變基因或三個(gè)CC亞型中差異SCNA基因重疊的蛋白質(zhì)，被預(yù)測(cè)參與多種通路。綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)表明，患者多個(gè)組織間的磷酸化位點(diǎn)與蛋白質(zhì)關(guān)系顯示出與蛋白質(zhì)組亞型相關(guān)的獨(dú)特特征。
