BioArt按

責(zé)編丨迦溆

肝癌由于預(yù)后差、死亡率高、不易早期診斷等特征，也常被稱(chēng)為“癌中之王”（一般認(rèn)為是胰腺癌）。肝癌是對(duì)各種組織學(xué)上不同類(lèi)型的原發(fā)性肝臟腫瘤的統(tǒng)稱(chēng)，主要包括肝細(xì)胞癌、肝內(nèi)膽管癌、肝母細(xì)胞癌、膽管囊腺癌等。其中，肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma, HCC）占絕大部分，約占原發(fā)性肝癌的90%左右。

中國(guó)是肝病大國(guó)，同時(shí)也是肝癌大國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年約有70萬(wàn)例左右的新發(fā)肝癌病人，其中35萬(wàn)例以上在中國(guó)。雖然手術(shù)治療在早期可能是有效的，但5年總生存率只有50-70%。針對(duì)這群預(yù)后較差的早期肝癌患者，目前仍缺少有效的靶向治療手段。因此，基于中國(guó)國(guó)情，尋找肝癌精準(zhǔn)治療的新靶點(diǎn)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2019年2月28日，軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院生命組學(xué)研究所、國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)中心（北京）、蛋白質(zhì)組學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室賀福初院士團(tuán)隊(duì)、錢(qián)小紅教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院樊嘉院士團(tuán)隊(duì)等開(kāi)展的早期肝細(xì)胞癌（early-stage hepatocellular carcinoma）蛋白質(zhì)組研究成果在Nature上以Proteomics identifies therapeutic targets of early-stage hepatocellular carcinoma為題在線(xiàn)發(fā)表，文章首次描繪了早期肝細(xì)胞癌的蛋白質(zhì)組表達(dá)譜和磷酸化蛋白質(zhì)組圖譜，發(fā)現(xiàn)了肝癌精準(zhǔn)治療的新靶點(diǎn)。

該研究根據(jù)101例早期肝細(xì)胞癌患者癌癥組織及配對(duì)癌旁組織樣本的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)，將目前臨床上認(rèn)為的早期肝癌患者，分成三種蛋白質(zhì)組亞型（S-I, S-II, S-III），而不同亞型的患者具有不同的預(yù)后特征，術(shù)后應(yīng)采取不同的治療策略。其中S-I亞型的肝細(xì)胞癌患者僅需手術(shù)，要防止過(guò)度治療；S-II亞型的肝細(xì)胞癌患者則需要手術(shù)加其他的輔助治療，而S-III亞型的肝細(xì)胞癌患者占入組人群的30%，術(shù)后發(fā)生復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的危險(xiǎn)系數(shù)最大，可謂是最后的“硬骨頭”。

研究人員首先在S-III亞型的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)里發(fā)現(xiàn)，膽固醇代謝通路發(fā)生了重編程。早期肝癌患者在血膽固醇濃度無(wú)明顯升高的情況下，細(xì)胞內(nèi)與膽固醇穩(wěn)態(tài)相關(guān)的關(guān)鍵蛋白，除了大家熟知的與腫瘤關(guān)系密切的甲羥戊酸途徑的關(guān)鍵酶HMGCR，還有更多的關(guān)鍵蛋白，包括承擔(dān)LDL源膽固醇攝?。↙DLR）、胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)（NPC1）、酯化(SOAT1)及膽汁酸代謝(CYP7A1)的關(guān)鍵蛋白及調(diào)控膽固醇穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)錄因子（SCAP, SREBF2），均在肝癌細(xì)胞中顯著上調(diào)，表明肝癌細(xì)胞內(nèi)存在膽固醇穩(wěn)態(tài)失調(diào)。

繼而，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在這些膽固醇穩(wěn)態(tài)相關(guān)蛋白中，負(fù)責(zé)將膽固醇轉(zhuǎn)變成膽固醇酯儲(chǔ)存的甾醇O-?；D(zhuǎn)移酶（Sterol O-Acyltransferase 1，SOAT1）其表達(dá)水平與肝癌患者較差的預(yù)后密切正相關(guān)。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步證明，在系列肝癌細(xì)胞系中敲低SOAT1基因表達(dá)或用其小分子抑制劑處理系列肝癌細(xì)胞系，均可顯著抑制其胞外膽固醇的攝入，進(jìn)而減少細(xì)胞質(zhì)膜上的膽固醇水平，使定位于細(xì)胞膜的與腫瘤發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)的明星分子整合素家族的豐度顯著下調(diào)，進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移。

接著，研究團(tuán)隊(duì)證明SOAT1的一種小分子抑制劑阿伐麥布（avasimibe）在肝癌患者的人源腫瘤異種移植(PDX)模型上表現(xiàn)出良好的抗腫瘤效果，從而以實(shí)驗(yàn)表明阿伐麥布有望成為治療預(yù)后較差肝細(xì)胞癌患者的靶向治療藥物。最后，團(tuán)隊(duì)還驚喜地發(fā)現(xiàn)SOAT1的蛋白質(zhì)表達(dá)水平在甲狀腺癌、頭頸癌、胃癌、腎癌和前列腺癌中均和患者的較差預(yù)后密切正相關(guān)，進(jìn)而指出膽固醇代謝失穩(wěn)與SOAT1的促癌機(jī)制很可能不是肝癌獨(dú)有的，而是多類(lèi)腫瘤中一種共性的惡變機(jī)制，因此，“靶向SOAT1可能為更多類(lèi)型的腫瘤患者提供新的治療方略”。

2014年6月10日，“中國(guó)人類(lèi)蛋白質(zhì)組計(jì)劃（CNHPP）”在軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院召開(kāi)第一次工作部署會(huì)。（來(lái)源：央視網(wǎng)新聞）

總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)工作是“中國(guó)人類(lèi)蛋白質(zhì)組計(jì)劃”（ Chinese Human Proteome Project ，CNHPP，該計(jì)劃于2014年啟動(dòng)）背景下的一項(xiàng)重要的標(biāo)志性成果，或?qū)㈤_(kāi)啟蛋白質(zhì)組學(xué)驅(qū)動(dòng)的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)新時(shí)代。在這一研究的引領(lǐng)下，未來(lái)通過(guò)該手段或許會(huì)在不同種類(lèi)的惡性腫瘤中尋找到更多合適的靶向治療策略。

2018年11月29日，蛋白質(zhì)科學(xué)研究（北京）國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的順利驗(yàn)收

專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)

郭天南（西湖大學(xué)特聘研究員，蛋白組學(xué)研究專(zhuān)家）

來(lái)自肝的突破：蛋白質(zhì)組學(xué)驅(qū)動(dòng)的精準(zhǔn)醫(yī)療

蛋白質(zhì)組學(xué)很長(zhǎng)一段時(shí)間之內(nèi)處于艱難的邊緣地帶。就科學(xué)研究而言，蛋白質(zhì)組很重要，就現(xiàn)有生命科學(xué)所知來(lái)看，生命科學(xué)研究和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)離不開(kāi)基于蛋白質(zhì)組學(xué)的系統(tǒng)生物學(xué)和系統(tǒng)醫(yī)學(xué)。但由于技術(shù)難度大，技術(shù)壁壘高，耗錢(qián)，人才儲(chǔ)備有限，蛋白質(zhì)組學(xué)讓人望而生畏，遠(yuǎn)不及基因組學(xué)的“歌舞升平”和“膾炙人口”。

在當(dāng)今生命科學(xué)的活躍領(lǐng)域中，來(lái)自中國(guó)本土的、參與領(lǐng)域創(chuàng)始和活躍發(fā)展的、具有較大國(guó)際影響力的似乎不多，出乎意料的是，蛋白質(zhì)組學(xué)卻是其中一個(gè)。雖然使用質(zhì)譜檢測(cè)蛋白質(zhì)在CNS文章中層出不窮、與日俱增，但絕大部分論文只是蛋白質(zhì)質(zhì)譜檢測(cè)的應(yīng)用。據(jù)筆者看來(lái)，絕大部分所謂的組學(xué)文章沿用的套路只是利用質(zhì)譜技術(shù)檢測(cè)一些差異性表達(dá)的蛋白，或者翻譯后修飾，然后選擇性地分析其中的若干個(gè)具有新功能的蛋白。真正意義上的蛋白質(zhì)組學(xué)論文出現(xiàn)在CNS主刊主要是近幾年的CPTAC（Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortium ，臨床蛋白質(zhì)組腫瘤分析協(xié)作組）的一系列關(guān)于結(jié)直腸癌、乳腺癌和卵巢癌的蛋白基因組學(xué)研究論文【1，2，3】。

這次鳳凰中心的這篇Nature論文使用蛋白質(zhì)組技術(shù)對(duì)肝癌臨床樣品進(jìn)行深入的研究，找到潛在的治療靶點(diǎn)SOAT1蛋白，其展示的數(shù)據(jù)的廣度、深度和重要性，筆者認(rèn)為事實(shí)上已經(jīng)超過(guò)了CPTAC的其他論文【1，2，3】。此文不僅研究了100多對(duì)肝癌組織的蛋白質(zhì)組、磷酸化蛋白質(zhì)組，還補(bǔ)充了全基因組測(cè)序和RNA測(cè)序數(shù)據(jù)。更重要的是，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析，首次對(duì)早期肝癌進(jìn)行了基于蛋白質(zhì)組的分子分型，并且發(fā)現(xiàn)預(yù)后最差的S-III型早期肝癌的新的治療靶點(diǎn)SOAT1，并在動(dòng)物模型PDX小鼠上得到了驗(yàn)證。

暫且不提肝癌的精準(zhǔn)治療在中國(guó)獨(dú)特的重要性，以及這項(xiàng)研究對(duì)于中國(guó)人群的肝癌診斷和治療的價(jià)值；單從技術(shù)角度進(jìn)行分析，筆者認(rèn)為這篇文章的工作表明以下三大壁壘被攻克：

1）中國(guó)蛋白質(zhì)組團(tuán)隊(duì)的搭建。中國(guó)蛋白質(zhì)組學(xué)嚴(yán)重依賴(lài)目前完全依靠進(jìn)口的高分辨質(zhì)譜。質(zhì)譜儀的制造具有極大的技術(shù)壁壘。強(qiáng)大的技術(shù)壁壘導(dǎo)致行業(yè)內(nèi)壟斷以及高昂的售價(jià)。因而質(zhì)譜用戶(hù)將之視為寶貝，不敢大膽、靈活使用。有限的用戶(hù)經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)致國(guó)內(nèi)真正了解質(zhì)譜運(yùn)行的操作人員奇缺。而另一方面，國(guó)外的質(zhì)譜專(zhuān)業(yè)人才因?yàn)閲?guó)內(nèi)不合理的評(píng)價(jià)體制而較少回國(guó)。筆者過(guò)去一年半的時(shí)間內(nèi)在杭州西湖大學(xué)搭建蛋白質(zhì)譜團(tuán)隊(duì)，就面臨了因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)的不完善導(dǎo)致的各種困難，過(guò)程崎嶇。在中國(guó)搭建蛋白質(zhì)組學(xué)團(tuán)隊(duì)和平臺(tái)的難度遠(yuǎn)高于生產(chǎn)質(zhì)譜、擁有完整的質(zhì)譜生態(tài)的歐美國(guó)家。

在這樣的大環(huán)境下，北京鳳凰中心自1998年開(kāi)始，在本土從零開(kāi)始搭建蛋白質(zhì)組學(xué)平臺(tái)，時(shí)至今日，建立了完整的、國(guó)際領(lǐng)先的團(tuán)隊(duì)和平臺(tái)，實(shí)屬難能可貴。在過(guò)去2年在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)雜志上接連發(fā)表了一系列有影響力的文章。包含Nature Biotechnology以及多篇Nature Communications。而這次他們的論文又在Nature刊發(fā)，料想終于可以多收獲一些圈內(nèi)外大小同行們的認(rèn)可?？陀^地評(píng)價(jià)，拋開(kāi)影響因子不提，單單從對(duì)蛋白質(zhì)組領(lǐng)域的貢獻(xiàn)來(lái)看，筆者認(rèn)為，鳳凰中心在過(guò)去幾年發(fā)表的大量技術(shù)和資源類(lèi)的文章，包括極具戰(zhàn)略意義的iProx【4】，雖然影響因子和顯示度不及Nature及其子刊，但是同樣值得關(guān)注，從蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的角度，甚至更值得關(guān)注。

當(dāng)然，蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)復(fù)雜且國(guó)際上的發(fā)展日新月異；逆水行舟不進(jìn)則退，我們拭目以待中國(guó)的蛋白質(zhì)組學(xué)團(tuán)隊(duì)能否在今后一直保持國(guó)際領(lǐng)先。而保持國(guó)際領(lǐng)先的核心在于更多優(yōu)秀人才的加盟和整個(gè)中國(guó)蛋白質(zhì)組學(xué)生態(tài)系統(tǒng)的改善，未來(lái)可期。

2）從蛋白基因組（Proteogenomics）到蛋白組（Proteomics）。因?yàn)門(mén)CGA和CPTAC的強(qiáng)勢(shì)，目前的Nature和Cell主刊發(fā)表的蛋白質(zhì)組的主要論文都是“偽裝”成基因組學(xué)的論文【1，2，3】，僅從proteogenomics一詞的構(gòu)成就可以看出蛋白質(zhì)組學(xué)的尷尬：從一個(gè)代表獨(dú)立學(xué)科的名詞降格為形容詞和前綴。而此文則在標(biāo)題上直言 ”P(pán)roteomics identifies …”, 讓筆者為之振奮。這個(gè)標(biāo)題可以說(shuō)是中國(guó)蛋白質(zhì)組學(xué)為國(guó)際蛋白質(zhì)組領(lǐng)域做出的一個(gè)驕傲的貢獻(xiàn)。

事實(shí)上，在此項(xiàng)研究中，雖然作者也采集了基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)的數(shù)據(jù)，但是核心的發(fā)現(xiàn)就是依賴(lài)蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)得到的。行外人可能難以理解，但筆者認(rèn)為鳳凰團(tuán)隊(duì)大膽的說(shuō)出這一事實(shí)、并得到頂刊評(píng)審的認(rèn)可，意味著蛋白質(zhì)組學(xué)又向前邁了一步。筆者預(yù)計(jì)這一微妙的差別或?qū)⑹艿絿?guó)際同行的廣泛關(guān)注。

3）蛋白質(zhì)組團(tuán)隊(duì)同臨床團(tuán)隊(duì)的合作。在這里不得不提的是臨床腫瘤樣品的采集、質(zhì)控、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)整理以及預(yù)后跟蹤，這是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的系統(tǒng)工程，并且中國(guó)在這一領(lǐng)域的成熟度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美。讓筆者鼓舞的是，越來(lái)越多的臨床科學(xué)家與蛋白質(zhì)組學(xué)家聯(lián)合起來(lái)，攜手克服和解決兩個(gè)完全不同的系統(tǒng)和文化協(xié)作中涉及到的障礙，并且做出了杰出的成績(jī)。當(dāng)然，除了臨床團(tuán)隊(duì)之外，此文涉及到的大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析，也體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)科學(xué)的成功融合。

此文作為鳳凰中心繼胃癌【5】蛋白組研究發(fā)表之后的又一項(xiàng)力作，再次展示了目前的蛋白質(zhì)組技術(shù)已經(jīng)可以有效的協(xié)助臨床腫瘤的診斷，尤其是對(duì)在我國(guó)肆虐而西方發(fā)達(dá)國(guó)家并不太關(guān)注的惡性腫瘤，如胃癌、肝癌等。我們相信，全景式的多組學(xué)分子分型與大數(shù)據(jù)科學(xué)將是未來(lái)的趨勢(shì)，而其中蛋白質(zhì)組驅(qū)動(dòng)的精準(zhǔn)醫(yī)療（Proteomics Driven Precision Medicine, PDPM）在這一領(lǐng)域?qū)⒕哂袠O大的實(shí)用性和普適性；尤其對(duì)異質(zhì)性極高的腫瘤診療而言，蛋白質(zhì)組學(xué)具有比基因組學(xué)更高的健壯性【6】。

PDPM在中國(guó)這片土壤上有用、可行，呼之欲出，我們拭目以待，看看來(lái)自中國(guó)本土的概念性創(chuàng)新和實(shí)踐——PDPM可以走多遠(yuǎn)。

最后，謹(jǐn)以此文致敬已逝去的甄蓓老師！

注：甄蓓老師曾長(zhǎng)期擔(dān)任鳳凰中心副主任，為鳳凰中心的建設(shè)和運(yùn)行做出了歷史性貢獻(xiàn)。她在這篇論文中做出巨大貢獻(xiàn)，但是不幸于2018年12月11日上午9時(shí)56分因病去世，享年55歲，很遺憾未看到此文的發(fā)表。

參考文獻(xiàn)：

1，Zhang, B., et al. Proteogenomic characterization of human colon and rectal cancer. Nature. 2014. 513: 382–387.

2, Mertins, P., et al. Proteogenomics connects somatic mutations to signaling in breast cancer.Nature. 2016. 534:55-62.

3, Zhang, H., et al. Integrated proteogenomic characterization of human high grade serous ovarian cancer. Cell. 2017. 166:755.

4，Ma, J., et al. iProX: an integrated proteome resource. Nucleic Acids Res. 2019. 8;47(D1):D1211-D1217.

5，Ge, S., et al. A proteomic landscape of diffuse-type gastric cancer. Nature Comm. 2018. 9:1012.

6，Guo, T., et al. Multi-region proteome analysis quantifies spatial heterogeneity of prostate tissue biomarkers. Life Science Alliance.2018. DOI: 10.26508/lsa.201800042.

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https://www./articles/s41586-019-0987-8

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