Nature子刊：空间蛋白组学探索胶质母细胞瘤预后标志物

图1 文章标题

实验方法：MALDI-MSI, Label-free空间蛋白质组学

实验样本：46例胶质母细胞瘤样本

空间区域分割：红色区域，黄色区域，蓝色区域

HE染色后病理感兴趣的区域：肿瘤区、非常致密和密集的浸润区、坏死区和微血管增殖（MVP）区

图2 空间区域分割

文章结论

1MALDI-MSI允许根据分子特征对患者

进行分组

考虑到GBM的异质性，研究者在质谱成像（MSI）的指导下对来自前瞻性患者队列的46个肿瘤进行了空间分辨蛋白质组学研究。为了解患者在队列中的分层情况，研究者考虑了全局分割,考虑主要分子差异的分割图，确定了3个主要区域，红色区域A、黄色区域B和蓝色区域C。每个彩色区域都具有共同的分子特征，说明这些区域的光谱是相似的。

图3 MALDI-MS成像结合微蛋白质组学用于GBM瘤间和肿瘤内异质性表征的一般工作流程

2识别每组的特定信号通路特征

为了解3个区域之间的分子差异，研究者在每个组织上根据MALDI-MSI数据的空间分割确定的分子区域选定2-5个特定的微提取点，用以分析每组中具有特定蛋白质特征的肿瘤异质性和微环境，总共获取到135个微提取点。在所有肿瘤样本中，在红色区域A进行了28次提取，在黄色区域B进行了20次提取，在蓝色区域C进行了87次提取。这3个区域在组织学上显示了异质性：

红色区域A：28次提取：39.3%肿瘤区，14.3%非常密集的浸润区，28.6%致密浸润区，10.7%肿瘤区包括少量坏死细胞，3.6%肿瘤区具有MVP，3.6%有炎症的肿瘤区；

黄色区域B：20次提取：45%肿瘤区，25%肿瘤包括少量坏死细胞区，5%肿瘤区具有MVP，20%坏死区；

蓝色区域C：87次提取：73.6%肿瘤区，5.7%非常密集的浸润区域，2.3%致密的浸润区域，3.4%肿瘤区包括少量坏死细胞，12.6%肿瘤区具有MVP, 1.1%有炎症的肿瘤区，1.1%坏死区。

图4 空间蛋白质组学分析

使用label-free对这些提取样本进行蛋白质组学分析，共鉴定出4936种蛋白质。研究者首先通过皮尔逊相关分析测定了46个GBM样本中所有提取点之间的相关性，通过此项分析，确认了不同的蛋白质组学GBM亚型的存在，交叉验证了MALDI-MSI的结果。进一步发现，共有1183种蛋白质在三组之间显著差异表达。通过热图识别出每个区域的三个特定的过表达蛋白簇，即簇1对应于B组中过表达的蛋白质，簇2对应于A组中过表达的蛋白质，簇3对应于C组中过表达的蛋白质。通路分析发现，A组过表达的蛋白与神经发生和轴突引导相关，B组过表达的蛋白与小胶质细胞激活和更普遍的免疫系统激活有关，C组过表达蛋白主要参与肿瘤生长、发育调节、病毒感染和RNA水平的转录组修饰。

3TCGA与蛋白质组学数据之间的相关性

研究者将鉴定的近5000种蛋白质与TCGA数据库进行比较，其中682个基因在胶质瘤中显示表达升高，在本文的样本中发现了来自这682个基因的282种蛋白质。在蛋白质组数据中，研究者发现12种蛋白质与不良预后相关，其中7种蛋白质在区域A过表达，2种蛋白质在区域B过表达，3种蛋白质在区域C过表达。研究者还发现了9种与良好预后相关的蛋白质，其中7种蛋白质在A区过表达，2种蛋白在C区过表达。

4蛋白质组和生存数据关联分析

为了寻找潜在的预后蛋白，研究人员根据总生存期（OS）对整个蛋白质组数据集进行ANOVA检验，根据患者的OS将队列分为三组，采用Cox模型，发现5种蛋白质与患者生存期保持高度显著相关性。基于这5种蛋白质的表达，发现2组患者（簇1和簇2）的OS差异显著。在5种与生存期高度相关的蛋白质中，IP_652563、ALCAM和ANXA11是肿瘤的不良预后标志物，而PPP1R12A和RPS14是良好预后的标志物。

图5 与患者生存期保持高度显著相关性的5种蛋白质

研究者进一步通过免疫组织化学对50名患者的独立回顾性队列进行5种蛋白质的评估。根据患者的生存时间进行分组，分为三组不同的生存期。13例患者生存期较低（少于1年），25例患者生存期中等（1-2年），12例患者生存期高（2年以上）。与低和中等生存期患者相比，RPS14和PPP1R12A在较长生存期患者的肿瘤中表达水平较高，与生存期较长的患者相比，ANXA11在低生存期和中等生存期患者的肿瘤中表达水平更高，证实了预后标志物的有效性。

编译：江燕

审校：刘晶晶