揭秘壶腹腺癌:多组学分析解锁精准诊疗新密码

【字体: 时间:2025年01月23日 来源:Cell Discovery 13.0

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  壶腹腺癌(AMPAC)发病率低、治疗手段有限。为深入了解其分子机制,研究人员对 198 例样本进行多组学分析。发现 4q 缺失等影响肿瘤进程,还划分了蛋白组学簇和免疫簇。该研究为 AMPAC 诊疗提供新方向。

  壶腹腺癌(Ampullary adenocarcinoma,AMPAC)是一种罕见的恶性肿瘤,它悄然发生在人体消化系统的关键部位 ——Vater 壶腹。这个小小的区域,却是癌症的 “温床”。AMPAC 发病率极低,每 100 万人中仅有约 4 - 7 例,在所有胃肠道癌症中仅占 0.2% 。由于其发病机制不明,临床研究困难重重,患者往往面临着治疗手段有限的困境。目前,手术切除(如胰十二指肠切除术)、化疗和放疗是主要治疗方式,但效果并不理想。现有化疗方案主要依据细胞形态和免疫组化来选择,然而这种方法主观性强,药物对 AMPAC 的特异性和敏感性有限,导致患者预后不佳。此外,虽然之前有一些基因组研究揭示了 AMPAC 的基因突变模式,但对于肿瘤内的生物学机制,如拷贝数变异(Copy number variations,CNV)影响的通路等,仍知之甚少。因此,开展全面的多组学研究迫在眉睫,它有望为 AMPAC 的诊疗带来新的曙光。
为了攻克这些难题,复旦大学附属中山医院等研究机构的研究人员挺身而出。他们对 186 例 AMPAC 患者和 12 例十二指肠癌(Duodenal cancer,DAC)患者的样本进行了深入研究。研究成果发表在《Cell Discovery》杂志上,为 AMPAC 的研究开辟了新的道路。

研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。首先,他们收集了大量的福尔马林固定石蜡包埋(Formalin-fixed paraffin-embedded,FFPE)肿瘤样本和配对的正常相邻组织样本,构建了庞大的样本队列。接着,采用全外显子测序(Whole-exome sequencing,WES)、RNA 测序(RNA-sequencing,RNA-seq)、基于质谱(Mass spectrometry,MS)的蛋白质组学分析以及磷酸化蛋白质组学分析等技术,从基因组、转录组、蛋白质组和磷酸化蛋白质组多个层面,全面剖析 AMPAC 的分子特征。

下面让我们来详细看看研究的具体结果:

  1. AMPAC 样本的综合蛋白质基因组特征:研究人员建立了大规模的多组学研究队列,对样本进行多组学分析。WES 分析鉴定出多个显著突变基因(Significantly mutated genes,SMGs),如 KRAS(65%)、TP53(53%)等,且不同组织学亚型的突变频率存在差异。转录组测序识别出大量基因,蛋白质组学分析鉴定出众多蛋白质,磷酸化蛋白质组学分析确定了大量磷酸化位点,全面展示了 AMPAC 的分子特征。
  2. 体细胞拷贝数变异的影响:研究发现 CNV 对 mRNA、蛋白质和磷酸化蛋白质丰度有显著影响。例如,4q 缺失与患者总生存期呈负相关,还发现了 9p21.3 缺失等其他关键 CNV 事件。针对 9p21.3 缺失,研究人员发现其可导致 MTAP 基因表达下调,进而影响肿瘤细胞对 PRMT5 抑制剂的敏感性,为治疗提供了新的潜在靶点。
  3. 4q 缺失诱导的脂肪酸代谢紊乱促进细胞增殖:4q 缺失会导致脂肪酸代谢相关基因(如 HADH)表达下调,削弱脂肪酸 β - 氧化能力,使长链脂肪酸积累。这些积累的脂肪酸激活 PI3K-Akt 信号通路,促进细胞增殖。研究人员通过细胞实验和动物实验验证了这一机制,为理解 AMPAC 的发生发展提供了重要线索。
  4. 肿瘤组织与正常组织的多组学特征比较:通过对肿瘤组织和正常组织的多组学分析,发现肿瘤组织中 ECM - 受体相互作用、 focal adhesion 等通路显著富集,而正常组织中脂肪酸降解等通路富集。此外,还鉴定出在肿瘤发生中起关键作用的 CDK2 等激酶,为靶向治疗提供了潜在靶点。
  5. 肠型和胰胆管型的特征差异:研究发现肠型 AMPAC 患者的 PCNA 扩增更为频繁,其高表达促进肿瘤细胞增殖;胰胆管型患者的 ANO1 扩增更为常见,其高表达与 PRKCI 相互作用,促进肿瘤转移。这些发现揭示了不同组织学亚型的分子特征差异,为精准治疗提供了依据。
  6. AMPAC 患者的蛋白质组学簇:基于蛋白质表达谱,研究人员将患者分为三个蛋白质组学簇(C - FAM、C - AD、C - CC),它们在预后和分子特征上存在显著差异。例如,C - FAM 簇脂肪酸代谢显著富集,预后较好;C - AD 簇富含 focal adhesion,预后最差。针对不同簇的特征,研究人员还提出了相应的潜在治疗靶点,为个性化治疗提供了方向。
  7. AMPAC 的免疫浸润特征:利用 xCell 分析,研究人员识别出三个免疫簇(M1、M2、M3),它们在免疫细胞浸润和预后方面存在差异。M1 和 M3 簇免疫评分较高,但预后较差,这与肿瘤细胞分泌的 IL - 6 激活 IL - 6/JAK/STAT 信号通路有关。这一发现为免疫治疗提供了新的靶点和思路。

在研究结论和讨论部分,研究人员通过全面的多组学分析,深入揭示了 AMPAC 的分子机制。发现 4q 缺失导致脂肪酸代谢紊乱,促进肿瘤细胞增殖,这为代谢疗法(如 ketogenic diet)提供了理论依据。同时,明确了肠型和胰胆管型 AMPAC 的不同分子特征,分别由 PCNA 和 ANO1 驱动,为开发针对性的抑制剂提供了方向。蛋白质组学分类和免疫聚类的结果,也为精准治疗和预测预后提供了重要参考。然而,研究也存在一些局限性,如多组学研究中存在表达范围重叠的问题,部分相关性分析受样本量和临床因素影响,且用于功能验证的细胞系有限。但总体而言,该研究为 AMPAC 的生物学研究和治疗发展提供了宝贵的数据资源和新的见解,为未来攻克这一罕见癌症奠定了坚实的基础。

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