肝细胞癌组织的主题显微图。
肝细胞癌组织的主题显微图。(Ed Uthman / Wikimedia Commons;CC BY 2.0)

组织分型需要与真实药物反应相联系

肝细胞癌的蛋白表达与磷酸化状态可能影响治疗反应,但分型能否帮助选药,还需要药物实验检验。福建医科大学孟超肝胆医院与浙江大学团队在 Cell Reports Medicine 将组织多组学分析和患者来源细胞药敏相结合,重点检查索拉非尼。

研究最初收集 160 对肝癌和邻近组织。蛋白组质控后保留 152 对,另有 132 例磷酸化蛋白组、58 例全外显子组和 57 例转录组资料。不同组学的样本覆盖并不相同,后续分析各有自己的分母。

3 种蛋白组亚型具有不同生物学特征

团队在质控后的组织中鉴定出 6,512 种蛋白,再以非监督聚类划分 SI、SII 和 SIII,分别包含 49、47 和 56 例。SI 以代谢相关通路为突出特征;SII 处于过渡状态,细胞生长和免疫相关信号增加;SIII 更偏向增殖、免疫与转移相关特征。

3 个亚型的总体及无复发生存存在差异。研究还重新分析既有的 2 个手术组织队列和 1 个活检队列,检查分型能否复现;不同队列间的分类总体相近,但处于过渡状态的 SII 更容易与其他亚型混分。

为减少需要测量的蛋白,团队另建 9 蛋白简化分型面板(simplified panel,SP9),以 253 例资料训练、159 例独立资料验证。9 种蛋白涉及脂肪酸、氨基酸、糖代谢和胆汁分泌。它与原始分型的一致率为 84.3%。验证中,区分 SIII 的受试者工作特征曲线下面积(area under the receiver operating characteristic curve,AUC)为 0.988,区分过渡型 SII 为 0.881,说明不同亚型的识别难度也不同。这部分验证针对组织分类,索拉非尼药敏则由另一组细胞实验检验。

蛋白丰度、激酶活性与药物映射提供不同线索

接下来,研究将蛋白及磷酸化资料与药物数据库对应,寻找各亚型可能相关的治疗方向。这个步骤包含药理靶点,也包含影响药物作用的酶或转运相关蛋白,主要用于提出候选,仍需对应的药物实验检验。

蛋白多并不必然代表对应激酶更活跃。例如,SIII 中 RAF1 蛋白较多,但基于底物磷酸化推算的活性变化并不完全同向。研究因此结合激酶丰度、底物变化和通路关系,提出与索拉非尼等药物有关的进一步检验方向。

这里的激酶活性来自计算推算,相关通路的联合用药建议也仍是假设。本研究后续进行的患者来源细胞药物实验,集中在索拉非尼。

26 个患者来源细胞模型显示药敏存在异质性

团队从 26 份手术肿瘤建立患者来源细胞(patient-derived cells,PDC)模型,并用蛋白组将其分到相应亚型。细胞在孔板中接受不同浓度索拉非尼处理,4 天后用细胞计数试剂盒 8(Cell Counting Kit-8,CCK-8)检测代谢活性,以溶剂对照归一化后拟合剂量反应曲线。

研究用剂量反应曲线下面积汇总各模型的药物敏感性。各亚型内部都有较宽的反应分布;总体而言,SII 和 SIII 比 SI 更敏感,SI 多表现为相对耐受。SIII 中达到半数抑制的模型比例也高于 SI。

部分亚型差异在 32 μM 条件下较明显。原文结果还涉及更高浓度,药物方法节却将浓度范围写为 0.25 nM 至 32 μM,两处记载并不完全一致。

19 蛋白药敏预测模型只在 10 个模型中测试

研究又将 26 个 PDC 随机分成 16 个训练模型和 10 个测试模型。团队先在训练资料中筛选与药敏有关的蛋白,再以 19 项蛋白特征建立弹性网络模型,预测索拉非尼剂量反应曲线下面积。

在 10 个测试模型中,预测值与实测值相关,原文报告相关系数平方为 0.753,p=0.0011。这一相关性反映小规模细胞测试集中的连续药敏预测,验证终点尚未涉及患者临床应答。

与索拉非尼耐受相关的模型偏向代谢通路活跃,而敏感模型偏向细胞周期和信使 RNA 监控相关通路。研究将这种对应视为与组织亚型特征相呼应的线索,仍需进一步实验确定哪些蛋白或通路真正驱动药物差异。

组织分类和药敏预测都需扩大前瞻验证

本研究的三亚型分类经过多个既有队列比较,药敏预测却只有 16 个训练和 10 个测试模型,两类证据的成熟程度不同。尤其是 19 项特征构成的药敏模型,需要更大、独立的训练与验证资料检查稳定性。

作者也明确提出,SII、SIII 患者可能更受益于索拉非尼仍是待检验假设,需要临床试验。现有数据支持把蛋白组分型与实际细胞药敏结合开展研究,尚未建立按亚型直接决定患者用药的临床规则。

来源与延伸阅读

  1. Integrated omics landscape of hepatocellular carcinoma suggests proteomic subtypes for precision therapy. Cell Reports Medicine. 2023. doi:10.1016/j.xcrm.2023.101315 ↗