蛋白质组学表征前列腺癌骨转移亚型 定义骨-肿瘤微环境的渐进性重塑状态
Proteomic Characterization of Prostate Cancer Bone Metastasis Subtypes Defines Progressive Remodeling States of the Bone-Tumor Microenvironment
研究者对32例尸体前列腺癌骨转移腰椎标本及3例年龄匹配对照进行TMT串联质谱蛋白质组学分析,无监督聚类识别出良性、混合和骨硬化性三种病灶状态,分别对应免疫、肿瘤和成骨相关蛋白特征。组织学证实肿瘤浸润伴随骨髓纤维化和III型胶原沉积增加,所获蛋白标志物特征在独立转录组数据中可将骨转移与软组织转移清晰区分,为前列腺癌骨转移分层治疗和生物标志物开发提供分子依据。
前列腺癌的骨转移主要累及中轴骨,是晚期患者重要的致残来源,而且与其他常见实体瘤不同,其骨转移灶在影像上多呈成骨性而非溶骨性 [1]。但“成骨性”这一标签并不完整:前列腺癌骨转移实际上同时促进成骨与破骨活动,肿瘤细胞可产生骨形态发生蛋白、内皮素-1、RANKL 等因子,持续改造骨重建过程 [5]。在转移灶内,肿瘤细胞还与成骨细胞、破骨细胞和间充质干细胞等多种细胞类型相互作用,例如癌细胞经外泌体分泌的 miR-940 就能诱导成骨表型,不过骨重塑被改写的具体机制至今仍未完全阐明 [2]。临床层面同样卡在原处:转移性前列腺癌在表达水平上高度异质 [3],缺乏可靠的形态学特征或血清标志物来预测转移风险 [3],患者分层长期以来主要依赖骨扫描显示的病变范围 [4]。换言之,肿瘤细胞如何随病程推进一步步重塑骨微环境,一直缺少分子层面的刻画。
这项研究正是从蛋白质组入手回答这一问题。研究者对 32 例前列腺癌骨转移尸体腰椎标本和 3 例年龄匹配对照进行串联质量标记(TMT)质谱检测,无监督聚类将标本分为三个簇,分别对应良性、混合性与成骨性病变状态,各自携带独特的免疫相关、肿瘤相关和成骨相关蛋白特征。组织学分析显示,肿瘤浸润伴随骨髓纤维化和 III 型胶原沉积增多。作者进一步提炼出一组与成骨性重塑相关的蛋白标志物,并映射到独立的转移性前列腺癌转录组数据集:这组源自蛋白质组的标志物在 RNA 水平重现了类似的分子分组,还能稳健地将骨转移与软组织转移区分开来。
相对于以往主要依靠影像学成骨/溶骨判断 [1] 和骨扫描病变范围分层 [4] 的做法,本研究表明肿瘤驱动的骨-肿瘤微环境改变在蛋白水平上呈现分子上截然不同的状态谱,其分辨能力超出了传统组织学分类。这直接回应了转移性前列腺癌长期缺乏可靠分子标志物的困境 [3],为生物标志物开发和治疗分层提供了候选标志物组合,使分层依据有望从影像学的病变范围 [4] 向分子特征延伸。
当然,本文的样本为 32 例转移标本与 3 例对照,且属横断面的尸体标本分析;这些分子分组与患者预后及治疗反应的关系在文中尚未验证,蛋白质组标志物能否真正转化为临床可用的分层工具,仍有待后续研究回答。
- 1.Osteoblasts in prostate cancer metastasis to bone · Nat Rev Cancer 2005
- 2.Cancer-secreted hsa-miR-940 induces an osteoblastic phenotype in the bone metastatic microenvironment via targeting ARHGAP1 and FAM134A · Proc Natl Acad Sci U S A 2018
- 3.Gene expression profiles of prostate cancer reveal involvement of multiple molecular pathways in the metastatic process · BMC Cancer 2007
- 4.Stratification of patients with metastatic prostate cancer based on extent of disease on initial bone scan · Cancer 1988
- 5.Prostate cancer bone metastases promote both osteolytic and osteoblastic activity · J Cell Biochem 2004
来源:bioRxiv Cancer Biology · biorxiv.org