多组学图谱分析福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）组织，揭示丝氨酸合成与肌酸代谢受损是高级别膀胱癌的代谢标志

《Urologic Oncology: Seminars and Original Investigations》：Multi-omics profiling of FFPE tissues identifies serine synthesis and impaired creatine metabolism as metabolic hallmarks of high-grade bladder cancer

　　

• •
  FFPE 多组学揭示高级别膀胱癌的代谢二分法。
• •
  高级别肿瘤表现出增强的核苷酸合成和崩溃的肌酸缓冲系统。
• •
  PHGDH 显著上调，作为稳健的诊断生物标志物。
• •
  GAMT 表现出功能解耦，揭示了一种新的代谢脆弱性。

引言

膀胱尿路上皮癌（BUC）由于其高发病率、高复发率以及临床预后的显著异质性，构成了重大临床挑战。病理学上，BUC 被分层为非肌层浸润性（NMIBC）和肌层浸润性（MIBC）疾病，肿瘤分级作为关键的预后指标。低级别（LG）肿瘤构成 NMIBC 的大多数，通常病程惰性，但存在持续的复发和进展风险。相比之下，高级别（HG）肿瘤常与 MIBC 相关，表现出侵袭性行为、转移潜力以及对常规治疗的反应差，这突显了早期分子分层的紧迫性 [1,2]。

目前的临床管理主要依赖于侵入性膀胱镜检查和细胞学检查，这对患者造成负担，且细胞学检查在检测 LG 肿瘤方面缺乏敏感性 [3,4]。虽然基于转录组学的分子分型增进了我们对 BUC 异质性的理解，但区分 LG 与 HG 肿瘤的功能蛋白质组学和代谢组学景观的综合表征仍然不完整。这一差距限制了稳健生物标志物和有效靶向治疗的发展。

代谢重编程是癌症公认的标志，使肿瘤细胞能够满足快速增殖的生物合成和生物能量需求 [5]。在膀胱癌中，胆固醇、氨基酸和葡萄糖代谢等通路的失调被牵连于肿瘤进展和治疗抵抗 [6]。例如，胆固醇合成中角鲨烯环氧化酶（SQLE）的上调与预后不良相关，而糖基化模式的改变则促进侵袭 [7]。这些发现突出了多组学方法揭示恶性肿瘤功能驱动因素的潜力。蛋白质组学提供了功能执行者 - 蛋白质和酶的直接读数，而代谢组学捕获了细胞生化活动的动态终点。这些层面的整合提供了一项强有力的策略，用于绘制肿瘤侵袭性底层的协调分子事件。

转化生物标志物发现的一个主要瓶颈是未充分利用最丰富且临床注释最好的资源：福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）组织档案。虽然转录组学研究已推进了分子分型，但区分 LG 与 HG 膀胱癌的功能蛋白质组学和代谢组学景观的全面功能理解仍然不完整。这一差距尤其显著，因为蛋白质和代谢物直接反映了肿瘤的功能状态和代谢脆弱性，而这并不总是能从基因表达数据中预测出来。此外，尽管 FFPE 标本在将分子特征与患者长期结果联系起来方面具有无与伦比的价值，但通常被认为进行整合多组学分析具有挑战性，导致其在深度分子研究中被利用不足。因此，为了弥补这一差距并充分利用这一宝贵资源，本研究旨在对来自 LG 和 HG 膀胱癌的 FFPE 标本进行系统整合的蛋白质组学和代谢组学分析。我们的目标是：(1) 定义区分 HG 与 LG 疾病的核心蛋白质组学和代谢特征；(2) 确定与侵袭性进展相关的关键失调通路和驱动分子；以及 (3) 在独立队列中验证代表性生物标志物，特别是那些代表相反代谢适应（例如，合成代谢增强 vs. 分解代谢紊乱）的标志物。这项工作旨在提供膀胱癌侵袭性代谢基础的新见解，并提出潜在的诊断和治疗靶点。

章节片段

研究设计与患者队列

本研究采用双阶段、基于队列的设计。在发现阶段，56 例 FFPE 膀胱癌标本（27 例 LG，29 例 HG）接受了整合蛋白质组学和代谢组学分析，以鉴定差异表达分子和通路。在随后的独立验证阶段，使用一个完全独立的 60 例 FFPE 标本队列（30 例 LG，30 例 HG）专门用于候选生物标志物的免疫组化（IHC）验证。该设计确保初始发现是

蛋白质组学分析揭示高级别肿瘤中存在广泛的分子重塑

DIA-MS 分析在 56 个样本中定量了 8,611 种蛋白质。组内高相关性以及 PCA 中 LG 和 HG 组之间的清晰分离证实了数据质量和生物学区别（补充图 S2A–C）。我们鉴定了 2,506 种差异表达蛋白（DEPs）（HG 中 1,472 种上调，1,034 种下调），并在火山图中进行了可视化（图 1A）。所有 DEPs 的 FDR 校正 q 值提供在补充表 S1 中。对这些 DEPs 的非监督聚类在很大程度上

讨论

这项整合多组学研究通过利用庞大的福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）组织资源，阐明了高级别（HG）膀胱尿路上皮癌进展的分子基础。结合空间匹配样本上的蛋白质组学、代谢组学和免疫组化（IHC）分析，我们构建了一条从发现到组织水平验证的连贯证据链，显著增强了我们发现的临床相关性。我们的工作建立了一个核心

结论

总之，本研究确定了肌酸 - 磷酸肌酸系统的崩溃与核苷酸合成代谢的增强共存，作为高级别膀胱癌的核心代谢特征。PHGDH 上调支撑了增强的核苷酸合成代谢，而 GAMT 表现出复杂的失调，这可以用我们可测试的功能解耦工作模型来解释，该模型定义了崩溃的肌酸 - 磷酸肌酸能量缓冲系统。我们验证了 PHGDH 作为一致的诊断生物标志物和

稿件准备过程中生成式人工智能和人工智能辅助技术的声明

在本工作准备期间，作者使用了 ChatGPT (OpenAI) 以润色英语语言、提高可读性并纠正语法错误。在使用该工具后，作者对内容进行了严格审查和必要编辑，并对出版物的最终内容承担全部责任。

患者同意

本回顾性研究使用了匿名存档的 FFPE 组织，伦理委员会免除了个体患者同意的需求。

CRediT 作者贡献声明

Chuyi Zheng：数据整理。Xiumei Ren：软件。Cheng Qian：调查。Zhengyun Lei：调查。Siyu Wang：软件。Kaiyuan Su：监督。Linyan Zhou：项目管理。

Chuyi Zheng|Xiumei Ren|Cheng Qian|Zhengyun Lei|Siyu Wang|Kaiyuan Su|Linyan Zhou