【佳學基因檢測】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)組學特征區(qū)分mCRC和非mCRC
在結(jié)直腸癌基因檢測位點的證據(jù)評估中，佳學基因的蛋白質(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)學發(fā)現(xiàn)，總共有1487個磷酸化位點在原發(fā)腫瘤和N中差異表達。使用這些差異磷酸化位點進行一致性聚類，以識別每個CC中的亞群（STAR方法）。有趣的是，磷酸蛋白質(zhì)組學數(shù)據(jù)在每個蛋白質(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），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。
佳學基因腫瘤基因解碼進行了功能富集分析，發(fā)現(xiàn)SC1、SC3和SC5中高表達的磷酸蛋白質(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)的磷酸化位點在功能上的相似性更高，并在ERBB2信號傳導、子宮內(nèi)膜癌、抗原處理和呈遞以及Fc gamma R介導的吞噬作用通路中富集。具體來說，預測參與抗原處理和呈遞通路的MHC1磷酸化位點在SC1、SC3和SC5中下調(diào)，這表明在轉(zhuǎn)移進展過程中T細胞激活受到抑制。此外，mTOR信號傳導和糖酵解通路中上調(diào)的磷酸化位點（圖S5D和S5E）為CRC轉(zhuǎn)移提供了藥理學方面的見解?；赑hosphoSitePlus中的激酶-底物關系（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之間主要呈現(xiàn)負相關，而在SC2和SC4中正相關關系增強。具體來說，SC6的特征是激酶和底物之間的負調(diào)控，這表明CC3中的非mCRC更類似于預后不良的mCRC。由于磷酸化位點的豐度可能受到蛋白質(zhì)表達水平或磷酸化活性的影響，另一種方法是使用蛋白質(zhì)豐度對磷酸化進行歸一化處理。這種分析表明，磷酸蛋白質(zhì)組學數(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)基因組學特征
對于mCRC，無論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特突變，但在推定的驅(qū)動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)組學特征與原發(fā)腫瘤相比顯示出明顯的差異。具體來說，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，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。在每個亞型中，與正常組織相比表達不同的蛋白質(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中富集于白細胞跨內(nèi)皮遷移以及補體和凝血過程中，但在CC3中則富集于檸檬酸循環(huán)和PPAR信號通路中。
mCRC多組織中的磷酸化位點與蛋白質(zhì)共變
佳學基因同時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。在每個病例中，腫瘤轉(zhuǎn)移基因解碼算了所有四種組織中每兩個匹配的磷酸化位點豐度與蛋白質(zhì)豐度之間的皮爾遜相關系數(shù)，并為這42例mCRC病例獲得了一組相關系數(shù)（STAR方法）?；蚪獯a發(fā)現(xiàn)，在所有CC亞型中，相關系數(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)控的磷酸化位點與蛋白質(zhì)關系，佳學基因解碼使用了方差分析（ANOVA），成功識別出954對在三種CC亞型之間存在顯著差異的磷酸化位點與蛋白質(zhì)相關性（ANOVA，BH調(diào)整后的p < 0.05）。轉(zhuǎn)移性腫瘤的驅(qū)動因素基因解碼發(fā)現(xiàn)，CC2明顯顯示出更多的負調(diào)控相互作用，而CC3和CC1則顯示出更多的正共變。這954對磷酸化位點與蛋白質(zhì)的相關性可以區(qū)分所有42例mCRC病例中的三個蛋白質(zhì)組亞型，而這954對磷酸化位點與蛋白質(zhì)對可以被分為三類：CC1負調(diào)控（CC1neg）、CC2負調(diào)控（CC2neg）或CC3負調(diào)控（CC3neg）。Metascape分析表明，CC3neg簇中磷酸化位點與蛋白質(zhì)對對應的蛋白質(zhì)富集于平滑肌收縮、對損傷的反應、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受體介導的信號傳導。同時，CC1neg簇成員顯著參與了mRNA代謝過程的調(diào)控、核糖核蛋白復合物生物發(fā)生和Nop56p相關的前rRNA復合物。
佳學基因進一步將實驗驗證的激酶-底物對映射到CC1neg、CC2neg和CC3neg簇的成員上。利用超幾何分布，為每個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，這三個簇沒有共同的上游激酶，這表明三個簇之間激酶-底物網(wǎng)絡的多樣性有所貢獻。在954個顯著共變中，有14個對應于10個激酶的磷酸化位點顯著共調(diào)控。其中，12個磷酸化位點與蛋白質(zhì)的相關性，對應于9個激酶，屬于CC3neg簇，而只有2個相關性涉及CC2neg簇。值得注意的是，在CC3中，這10個激酶中有5個的突變頻率較高，這表明激酶的磷酸化位點與蛋白質(zhì)共變可能來源于基因組變異。
利用MCODE復合物/子網(wǎng)絡分析方法，結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移性驅(qū)動基因基因解碼發(fā)現(xiàn)了五個關鍵的共變磷酸化位點與蛋白質(zhì)MCODEs（超幾何檢驗，p < 0.001），這些MCODEs包含112個節(jié)點和355條邊。凋亡、網(wǎng)格蛋白介導的內(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的四個MCODEs。佳學基因注意到，TP53的轉(zhuǎn)錄調(diào)控和LKB1通路分別是CC1neg或CC3neg特異性MCODEs中賊強的。相比之下，mRNA剪接復合物（MCODE 5）是CC2neg簇成員中賊強的MCODE?；蚪獯a基因檢測還映射了實驗驗證或預測（即具有賊高NetworKIN評分）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）的上游過程，但大多數(shù)激酶在三個CC的MCODEs中并不共享。
在MCODE 1凋亡的CC3neg簇中，發(fā)現(xiàn)了四個激酶PRKCD、MAPK1、MTOR和PRKAA1上的七個位點。PRKCD-S304和MTOR-S1166與它們對應蛋白質(zhì)的相關性在每個CC亞型中都是獨特的，而且這兩個位點都顯示出在三個CC中不同的蛋白質(zhì)或磷酸化位點表達譜。PRKCD-S304之前被報道為自磷酸化位點，并涉及多種癌癥類型，還被發(fā)現(xiàn)響應于時間性拉帕替尼抑制。PKBalpha是細胞生長、增殖和代謝的關鍵調(diào)節(jié)因子，被預測為MTOR-S1166的上游激酶。這個磷酸化位點還被觀察到在EGF刺激以及EGF刺激與MAPK抑制劑聯(lián)合作用下會上調(diào)。通路富集分析表明，磷酸化位點與蛋白質(zhì)共變對與高頻突變基因或三個CC亞型中差異SCNA基因重疊的蛋白質(zhì)，被預測參與多種通路。綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)表明，患者多個組織間的磷酸化位點與蛋白質(zhì)關系顯示出與蛋白質(zhì)組亞型相關的獨特特征。
