《Nature Communications》多组学分析揪出特征通路与潜在抗癌 机理

为解决癌症发病机制复杂、缺乏多癌种综合组学分析等问题，研究人员开展整合转录组学和蛋白质组学研究。他们确定了 16 种癌症特征通路及潜在抗癌药。该研究为癌症治疗提供新思路，值得科研读者一读。

　　

癌症，这个可怕的病魔，一直是人类健康的大敌。它就像一个狡猾的敌人，种类繁多且极其复杂，几乎能在人体的各个器官和组织 “安营扎寨”。你知道吗，癌症的发生和发展可不是一件简单的事，它和很多因素都有关系，尤其是基因组里遗传和表观遗传变化的逐步积累，这些变化会直接体现在转录和蛋白质表达谱的改变上。

为了更好地了解癌症，找到对付它的办法，科学家们使出了浑身解数。高通量组学技术（比如转录组学和蛋白质组学）就像他们手中的 “秘密武器”，被用来寻找潜在的生物标志物和新的治疗靶点。不过，虽然研究已经取得了一些进展，但仍然存在不少问题。不同类型的癌症，它们的组学特征千差万别，目前针对不同癌症类型的综合多组学分析还比较有限，很多癌症发生的新途径和治疗靶点还隐藏在黑暗中，等待被发现。

在这样的背景下，为了系统地找出癌症特异性的生物途径和潜在的抗癌药物，[第一作者单位] 的研究人员在《Nature Communications》期刊上发表了名为《Integrative analysis of transcriptomics and proteomics identifies cancer-specific pathways and potential anti-cancer drugs》的论文。通过这项研究，他们得出了一系列重要结论，这些结论就像是为攻克癌症这座 “大山” 找到了新的路径和工具，意义非凡。它们不仅为我们理解癌症的发病机制提供了更深入的视角，还为未来开发新的癌症治疗方法奠定了基础。

研究人员为了开展这项研究，使用了几个关键的技术方法。首先，他们从公共数据库和文献中收集了 16 种常见人类癌症的 RNA 测序（RNA-Seq）转录组数据和蛋白质组学数据。然后，运用统计学方法，比如通过计算 P 值、校正错误发现率（FDR）等，来确定每种癌症类型中显著表达的转录本和蛋白质。接着，利用这些数据进行生物途径富集分析，找出与每种癌症相关的显著生物途径。最后，借助 DrugBank 和京都基因与基因组百科全书（KEGG）药物数据库，识别出能够靶向这些癌症相关途径的潜在抗癌药物。

下面我们来看看具体的研究结果：

• 癌症分析数据概述：研究人员收集了 1023 个人类癌细胞系，其中 1019 个有 RNA-Seq 数据，375 个有蛋白质组学数据，371 个同时具备这两种数据。这些癌细胞系被分为 16 种癌症类型，而且每种癌症类型中，有蛋白质组学数据的细胞系数量明显比有 RNA-Seq 数据的少。这就好比在探索不同的癌症 “岛屿” 时，发现有些 “岛屿” 上关于蛋白质组学的 “宝藏” 比 RNA-Seq 的要少。

• 每种癌症类型中显著表达的转录本和蛋白质：根据 Gini 纯度和 FDR 校正后的 P 值的最佳组合，研究人员发现每种癌症类型的显著转录本数量在 5756（肝癌）到 11,143（黑色素瘤）之间，显著蛋白质数量在 409（胃癌）到 2443（急性髓细胞白血病，AML）之间。而且，显著蛋白质的数量比显著转录本少很多，转录本 / 蛋白质的比例也各不相同。以肝癌为例，在 5756 个显著转录本中包含多种生物类型，其中蛋白质编码的转录本占比最大，并且部分蛋白质编码转录本在显著蛋白质集中也存在，这表明转录组学和蛋白质组学分析的结果是一致的。这就好像在不同的癌症 “宝库” 里，转录本和蛋白质的 “藏品” 数量和种类各有特点，而且它们之间还存在着有趣的联系。

• 每种癌症类型的特征生物途径：对每种癌症类型的显著转录本和蛋白质分别进行生物途径富集分析后发现，从显著转录本得到的显著途径数量在 36（卵巢癌）到 193（AML 和胃癌）之间，从显著蛋白质得到的在 17（胃癌）到 584（AML）之间，两者重叠的途径数量在 4（胃癌）到 112（AML）之间。这些重叠的途径被认为是每种癌症类型的特征途径。有些途径在多种癌症中都存在，有些则只在特定癌症中出现。比如嗅觉转导途径在 16 种癌症中都被认为是显著途径，而轴突导向途径与胰腺癌、AML 和胃癌密切相关。这就像是不同癌症之间既有共同的 “道路”，又有各自独特的 “小道”，这些 “道路” 对于了解癌症的发生发展非常重要。

• 每种癌症类型确定的潜在抗癌药物：研究人员通过找到针对多种癌症显著途径中涉及基因的药物，确定了每种癌症类型的潜在抗癌药物。这些药物的数量因癌症类型而异，从 1（卵巢癌）到 97（AML 和非小细胞肺癌，NSCLC）不等。有些药物与多种癌症类型相关，比如 S (+)- 异丙肾上腺素酒石酸盐与 AML、肾癌、NSCLC 等多种癌症相关；有些则只与一种特定癌症相关，比如盐酸黄酮哌酯只与上消化道癌相关。而且，研究中发现的一些抗癌药物已经被批准用于治疗特定癌症，这也证明了研究方法的有效性。这就好比为不同的癌症 “病人” 找到了对应的 “治疗钥匙”，有些 “钥匙” 能开好几把 “锁”，有些则只能开特定的那把 “锁”。

• 通过平均归一化曲线下面积（mnAUC）进行定量验证：研究人员计算了 426 种潜在抗癌药物的 mnAUC 值，发现这些药物的 mnAUC 值显著低于文献中报道的潜在抗癌药物，这表明研究中确定的药物对相应癌症类型具有较强的抗癌效果。同时，随机化测试也显示，研究方法预测的药物 - 癌症类型对的命中率明显高于随机选择，进一步证明了研究方法的可靠性。这就像是给这些 “治疗钥匙” 做了严格的 “质量检测”，发现它们确实能有效地对抗癌症。

在研究结论和讨论部分，研究人员通过整合转录组学和蛋白质组学数据，成功找到了 16 种人类癌症类型的特征途径，这些途径为我们系统理解每种癌症的复杂发病机制提供了帮助。而且，通过这些特征途径，他们还确定了一系列潜在的抗癌药物，这些药物可以作为癌症治疗的重新利用候选药物。这一研究成果意义重大，不仅为未来的实验验证和临床试验提供了丰富的可测试假设，还让我们在对抗癌症的道路上迈出了重要的一步。就像在黑暗中点亮了一盏明灯，为我们指引了战胜癌症的方向。

总的来说，这项研究为癌症研究和治疗带来了新的希望和思路，虽然距离完全攻克癌症还有很长的路要走，但这些研究成果无疑是非常宝贵的财富，激励着科学家们继续努力，去揭开癌症更多的秘密，找到更有效的治疗方法，让人类早日战胜这个可怕的病魔。