空間蛋白組助力探究依賴于微環(huán)境“土壤”的胰腺癌“種子”

“種子與土壤”假說^[1]
1889年，Stephen Paget從735名乳腺癌女性收集的臨床數(shù)據(jù)中,注意到這些患者轉(zhuǎn)移的器官分布是非隨機(jī)的，認(rèn)為腫瘤細(xì)胞“種子”在選定器官“土壤”的微環(huán)境（TME, tumor microenvironment）中優(yōu)先生長，并且只有適當(dāng)?shù)姆N子植入其合適的土壤時(shí)才會發(fā)生轉(zhuǎn)移。盡管該假說在當(dāng)時(shí)引起了一部分的吸引力，但未被大眾接受。在近100多年研究的歷史長河中，該假說才逐漸被接受。目前，用于治療人類癌癥的許多一線治療方案都是針對癌細(xì)胞和調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境而設(shè)計(jì)的。

腫瘤并非一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，而是與腫瘤周圍的各類細(xì)胞等成分構(gòu)成一個(gè)動態(tài)且復(fù)雜的整體，腫瘤微環(huán)境具有異質(zhì)性，在疾病發(fā)生、轉(zhuǎn)移和耐藥性中起到關(guān)鍵作用，特別是在對疾病惡性進(jìn)展的重要性方面，目前已得到廣泛認(rèn)可。然而，在不同疾病軌跡中的精確功能我們?nèi)匀恢�之甚少�?br />
空間組學(xué)技術(shù)，在分析蛋白、RNA等生物分子基礎(chǔ)上，增加了“位置”維度信息，正在迅速重塑我們對微環(huán)境的理解，比如在胰腺癌（Pancreatic caner）疾病的研究中，胰腺癌因其疾病惡化程度高、預(yù)后差，是一種“臭名昭著”的腫瘤疾病，各研究學(xué)者們也在該疾病上進(jìn)行了深入的探索。

代表文章
Cell | 空間蛋白質(zhì)組學(xué)助力胰腺癌微環(huán)境到“亞”微環(huán)境^[2]
2021年，多倫多大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在Cell上發(fā)表了一篇名為“Spatially confined sub-tumor microenvironments in pancreatic cancer”的文章，研究假設(shè)胰腺導(dǎo)管癌（PDAC, pancreatic ductal adenocarcinoma）異質(zhì)性TME中的復(fù)發(fā)表型可能表示腫瘤病理生物學(xué)相關(guān)的基質(zhì)“功能單位”，對其進(jìn)行了深入探索。

研究通過對組織病理切片的觀察，以細(xì)胞與無細(xì)胞成分的比例、ECM的成熟和程度、基質(zhì)細(xì)胞形態(tài)的變化為組織學(xué)特征，回顧了143例PDAC初治切除術(shù)后和210例PDAC治療前活檢樣本，在PDAC中確定了3種復(fù)發(fā)性TME表型：

（1）“荒漠型”：具有薄紡錘型成纖維細(xì)胞，松散成熟纖維以及通常瘢痕疙瘩或黏液樣特征的“荒漠”區(qū)域；

（2）“反應(yīng)型”：包含豐滿成纖維細(xì)胞的“反應(yīng)型”區(qū)域，具有擴(kuò)大的細(xì)胞核，很少的無細(xì)胞成分，通常富含炎癥浸潤；

（3）“中間過渡型”：介于上述二者之間。

同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)以上3種TME表型均以空間受限的方式在同一腫瘤內(nèi)共同發(fā)生，故研究者命名為“亞腫瘤微環(huán)境（subTMEs）”，且多種亞TMEs共存與更差的預(yù)后相關(guān)聯(lián)。
 

人類PDAC中廣泛的subTMEs與生存率低有關(guān)

（圖A、人PDAC疾病中TME的區(qū)域表型異質(zhì)性；圖B、探索人PDAC中subTMEs的鑒定策略；圖C、原發(fā)性腫瘤（上）、晚期原發(fā)性腫瘤（中）、肝轉(zhuǎn)移（下）病理圖像；圖D、其他常見轉(zhuǎn)移部位病理圖像）

在研究策略的設(shè)計(jì)上，研究團(tuán)隊(duì)對其中32例樣本的腫瘤和微環(huán)境區(qū)域進(jìn)行空間蛋白組分析，共鑒定到5708個(gè)特征蛋白。通過基因富集分析發(fā)現(xiàn)，“荒漠型”表現(xiàn)出強(qiáng)烈的ECM信號和體液免疫途徑富集，“反應(yīng)型”則富集了與細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)、具有CAF激活和免疫調(diào)節(jié)功能的生長因子、細(xì)胞因子和細(xì)胞免疫等途徑。因此，從蛋白質(zhì)水平上而言，表明了PDAC基質(zhì)效應(yīng)功能的根本差異。
 

本研究系統(tǒng)地將臨床組織病理學(xué)與多組學(xué)分析相結(jié)合，揭示了PDAC中的基質(zhì)異質(zhì)性如何成為TME的功能，這些與腫瘤進(jìn)展聯(lián)系緊密。在人類PDAC中發(fā)現(xiàn)了2種具有不同腫瘤促進(jìn)和化學(xué)保護(hù)作用的微環(huán)境狀態(tài)：“反應(yīng)型”與“荒漠型”兩種SubTME經(jīng)常共存，后者支持腫瘤分化，在體外具有化學(xué)保護(hù)作用，并與患者的治療反應(yīng)不良有關(guān)。因此，腫瘤受益于伴隨的“反應(yīng)型”與“荒漠型”SubTMEs環(huán)境，導(dǎo)致表型異質(zhì)性TME患者的預(yù)后不佳。

代表文章
Cancer Letters| 空間蛋白組學(xué)解析癌-基質(zhì)相互作用確定胰腺腺癌新靶點(diǎn)^[3]
癌-基質(zhì)相互作用已被公認(rèn)為癌癥治療的重要靶點(diǎn)。然而由于缺乏分析整個(gè)癌-基質(zhì)相互作用組的定量方法，識別相關(guān)且可藥物化的癌-基質(zhì)相互作用具有挑戰(zhàn)性。2019年，日本神奈川癌癥中心研究所等團(tuán)隊(duì)在Cancer Letters上發(fā)表一篇名為“Novel targets identified by integrated cancer-stromal interactome analysis of pancreatic adenocarcinoma”的文章，研究者對14個(gè)切除的胰腺癌標(biāo)本，包括8例胰腺腺癌（PDAC）患者和6例導(dǎo)管內(nèi)狀粘液腺瘤（IPMA）患者，進(jìn)行空間蛋白組學(xué)等分析，研究對獲取到的空間樣本“基質(zhì)病變”區(qū)域進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)分析，在胰腺癌基質(zhì)中鑒定了102種差異表達(dá)的蛋白質(zhì)。接下來，研究者從癌癥基因組圖譜數(shù)據(jù)庫和基因型-組織表達(dá)數(shù)據(jù)庫中獲得了人類胰腺癌和正常胰腺組織的基因表達(dá)數(shù)據(jù)，并鑒定了1435個(gè)基因，這些基因在胰腺癌細(xì)胞中差異表達(dá)。為了確定相關(guān)且可成藥的癌-基質(zhì)相互作用靶點(diǎn)，研究者將這些數(shù)據(jù)集應(yīng)用于內(nèi)部配體受體數(shù)據(jù)庫，最終確定了PDAC患者的9個(gè)關(guān)鍵基因和8個(gè)關(guān)鍵的癌-基質(zhì)相互作用靶點(diǎn)。
 

HE染色的胰腺癌代表性圖像

空間蛋白質(zhì)組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)整合方案
編譯：江燕
審校：劉晶晶
 

西湖歐米空間蛋白組服務(wù)

西湖歐米現(xiàn)推出基于ProteomEx流程的空間蛋白質(zhì)組學(xué)新產(chǎn)品，通過將組織樣本結(jié)合特色水凝膠材料進(jìn)行等比的膨脹放大，從而實(shí)現(xiàn)不同組織區(qū)域的精準(zhǔn)空間取樣，結(jié)合新一代4D-DIA技術(shù)，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)高靈敏度采集，以及后續(xù)的數(shù)據(jù)分析，最終獲得不同組織區(qū)域的蛋白質(zhì)組信息，助力科研探索。

西湖歐米空間蛋白質(zhì)組學(xué)可實(shí)現(xiàn)組織樣本中空間區(qū)域的蛋白組特征研究

送樣建議

樣本類型	切片厚度
FFPE 蠟塊	西湖歐米可負(fù)責(zé)切片
FFPE 切片	5-15 μm，推薦10 μm最佳
OCT 包埋組織塊	西湖歐米可負(fù)責(zé)切片
OCT 切片	推薦10 μm
PFA 組織塊	西湖歐米可負(fù)責(zé)切片
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新鮮組織	西湖歐米可負(fù)責(zé)包埋成 FFPE/OCT，或固定成 PFA，再進(jìn)行相應(yīng)切片

運(yùn)輸與寄送須知：

1. 組織塊請直接寄送，需標(biāo)注切面方式，如橫切、縱切、冠狀面等；

2. 切片請切到西湖歐米定制玻片上；

3. FFPE 請常溫保存，常溫運(yùn)輸；

4. OCT 及新鮮組織請-80℃保存，干冰運(yùn)輸；

5. PFA 請4℃保存，冰袋寄送。

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參考文獻(xiàn)：
[1] Langley RR, Fidler IJ. The seed and soil hypothesis revisited--the role of tumor-stroma interactions in metastasis to different organs. Int J Cancer. 2011 Jun 1;128(11):2527-35.

[2] Grünwald BT, Devisme A, Andrieux G,et al. Spatially confined sub-tumor microenvironments in pancreatic cancer. Cell. 2021 Oct 28;184(22):5577-5592.e18.

[3] Hiroshima Y, Kasajima R, Kimura Y, et al. Novel targets identified by integrated cancer-stromal interactome analysis of pancreatic adenocarcinoma. Cancer Lett. 2020 Jan 28;469:217-227.