赢在起步：Covaris CryoPREP™ CP02赋能侵袭性前列腺癌多组学研究的样本制备

前列腺癌是全球男性高发恶性肿瘤，约 75% 初诊患者为局限性前列腺癌，可通过根治手术治疗，但临床预后差异极大：部分患者术后长期无复发，也有不少人短期内出现生化复发。蛋白质是各类生物学过程的功能执行载体，因此在蛋白层面开展分子分型与治疗靶点筛选，对肿瘤精准治疗至关重要。近年来，整合蛋白组学、基因组学的多组学研究已在多种肿瘤的分子分型与新药研发中发挥关键作用 。

来自中山大学附属第一医院陈凌武、王宗仁、龙玲莉教授团队在Nature Communications发表题为Integrated proteogenomic characterization of localized prostate cancer identifies biological insights and subtype-specific therapeutic strategies的文章。该研究纳入 145 例中国局限性前列腺癌患者，整合基因组、转录组、蛋白质组及磷酸化蛋白质组数据开展多组学分析，成功将前列腺癌划分为三大分子亚型：免疫亚型、花生四烯酸代谢亚型与唾液酸代谢亚型。研究证实，唾液酸代谢亚型患者的生化复发率最高；该亚型中 NANS 蛋白表达上调、唾液酸大量蓄积，进而形成免疫抑制型肿瘤微环境。该研究为侵袭性前列腺癌的分子分型及精准靶向治疗提供了重要理论依据。

多组学研究中的样本制备也非常重要，并且首先要解决的问题是：如何将肿瘤样本均匀地分配给不同的组学方向？Covaris CP02低温干式组织粉碎系统能很好地解决这个难题。

CP02低温干式组织粉碎系统在本多组学研究中作用

该研究纳入 145 例中国局限性前列腺癌患者，完成基因组、转录组、蛋白质组与磷酸化蛋白质组的全景图谱绘制。其中发现队列（discovery cohort）的多组学分析按照下述步骤开展：

利用Covaris CryoPREP CP02 低温干式组织粉碎系统粉碎前列腺组织，随后将组织均分为三份用于多组学研究：

• 取 30 mg 组织用于 DNA 提取及全外显子测序（WES）；

• 取 200 mg 组织转移至 1.5 mL 离心管，加入 1 mL 赛默飞 Invitrogen RNA 保护液，用于转录组测序（RNA-seq）；

• 取 50 mg 组织加入 SDS 裂解液（配方：4% SDS、100 mM Tris - 盐酸、0.1 M 二硫苏糖醇，pH 7.6）充分裂解，置于 - 80℃低温保存，后续开展蛋白质组与磷酸化蛋白质组检测。

每例患者剩余的肿瘤组织则用于代谢组学检测。

Covaris CryoPREP CP02在样本制备中确保了多组学数据的高质量和一致性，是研究成功的关键技术支撑。

发现队列的多组学实验设计

01、CP02低温干式组织粉碎系统原理

02、CP02低温干式组织破碎系统技术特点

 低温粉碎，保护生物大分子完整性

 干式粉碎，兼容多组学各种试剂

 可控的机械粉碎，重复性高

 快速，粉碎时间20毫秒内

该研究部分结果展示

01 三类前列腺癌蛋白质组亚型的多组学图谱

B、发现队列中前列腺癌的 3 种蛋白质组亚型，以及各亚型对应的临床指标。

C、前列腺癌转录组亚型与蛋白质组亚型仅存在少量重叠（重叠度15%~18%）

D、基因集富集分析（GSEA）结果显示，其中两个亚型以代谢通路显著富集为特征，分别命名为代谢亚型 1、代谢亚型 2；剩余一个亚型则富集各类免疫相关通路

E、三类亚型中，代谢亚型 2 患者预后最差

F、代谢亚型 2 患者预后最差，同时伴随多种不良预后临床指标：术前前列腺特异性抗原（PSA）水平更高（P=0.002）、术后病理格里森评分（GS）更高（P=0.028）、淋巴结转移比例更高（P=0.03）

G、2 亚型前列腺癌与 AR 激活高度相关

02 NANS 通过促进唾液酸合成代谢与唾液酸化修饰水平升高，介导前列腺癌免疫抑制微环境

A、相较于另外两种亚型，2 亚型肿瘤组织的唾液酸化修饰水平显著升高

B、选取 8 株前列腺癌细胞系，参照人体前列腺癌组织的分型方法，采用（NTP）算法将细胞系划分为三类蛋白亚型

C、D、选取 22Rv1 与 Myc-CaP 细胞开展体外功能实验，解析 NANS - 唾液酸轴在前列腺癌中的作用。研究利用特异性单引导 RNA（sgRNA）构建 NANS 敲除前列腺癌细胞株

E、靶向代谢组学检测结果显示，敲除 NANS 可大幅抑制细胞内唾液酸合成

F、肿瘤细胞整体唾液酸化修饰水平显著下降

G、发现队列样本开展 EcoTyper 免疫组分分析，结果显示 2 亚型肿瘤内巨噬细胞浸润水平显著升高

H、发现队列多重免疫荧光（mIF）染色进一步证实：2 亚型呈现典型免疫抑制微环境，表现为 M2 型巨噬细胞浸润增多、CD8⁺T 细胞浸润减少

CP02低温干式组织粉碎系统的其他多组学应用案例

01 Cell —乙型肝炎相关肝细胞癌的整合蛋白质基因组学特征分析

2019年10月，中国科学院上海药物研究所周虎课题组、复旦大学附属中山医院樊嘉课题组、中国科学院生物化学与细胞生物学研究所高大明课题组和至本医疗合作在Cell 发表“Integrated Proteogenomic Characterization of HBV-related Hepatocellular Carcinoma”的文章。

文中提到“为降低肿瘤内异质性对多组学分析的影响，剩余肝组织使用 Covaris CryoPREP™ CP02充分粉碎，随后均分为三份，分别用于全外显子测序（WES）、RNA-seq、蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学分析。”该研究通过检测和整合分析基因突变、拷贝数变异、基因表达谱、蛋白质组及磷酸化蛋白质组等多维度数据，完整地揭示了肝癌的分子特性，全面解析了肝癌的发生和发展机制，为肝癌的精准分型与个体化治疗、疗效监测和预后判断提供了新的思路和策略。

02 Cell —小细胞肺癌的蛋白质组学表征和亚型特异性治疗策略

2024年由中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所高大明研究团队、上海市肺科医院张鹏团队、中国科学院药物所周虎团队等研究团队合作，在Cell上发表了题为“Proteogenomic characterization of small cell lung cancer identifies biological insights and subtype-specific therapeutic strategies”的文章。

文中使用Covaris CryoPREP™ CP02对98名男性以及14名女性的SCLC(小细胞肺癌) 肿瘤标本和 NAT(正常的癌旁组织)进行冷冻粉碎后分成三份，分别用于全外显子组测序、转录组测序、蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学分析。在进行全外显子测序建库时，使用Covaris聚焦式超声系统进行基因组DNA片段化。

03 Cancer Cell—非功能性胰腺神经内分泌肿瘤的蛋白质组学表征揭示了临床相关的亚组

2025年由中国科学院上海药物研究所周虎团队、复旦大学附属肿瘤医院虞先浚团队、北京大学肿瘤医院吴建民团队、中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所高大明团队等合作在Cancer Cell杂志上发表题为“Proteogenomic characterization of non-functional pancreatic neuroendocrine tumors unravels clinically relevant subgroups”的文章。

该项研究对108例NF-PanNET 患者的肿瘤组织、正常癌旁组织使用Covaris CryoPREP™ CP02进行低温粉碎后分成三部分，分别用于全外显子测序、转录组测序、蛋白质组和磷酸化蛋白质组学研究。文中提到“将速冻后的组织使用CryoPREP™ CP02 冷冻破碎仪（Covaris）低温粉碎，是为了减小肿瘤内异质性对多组学分析的干扰”。

04  Nature Communications—宫颈癌的蛋白质组学分析揭示了治疗和生物学见解

2024年由中国科学院上海药物研究所周虎团队、中国科学院上海营养与健康研究所邵振团队、中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院吴令英团队以及中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所高大明团队在Nature Communications杂志上发表了题为“A proteogenomic analysis of cervical cancer reveals therapeutic and biological insights”的文章。文中提到“ 为减少肿瘤内异质性对多组学分析的影响，使用Covaris CryoPREP™ CP02对肿瘤组织和癌旁正常组织进行低温粉碎，随后将样品分为两部分：第一部分用于后续蛋白质组学、磷酸化蛋白质组学和乙酰化蛋白质组学分析以及DNA提取；第二部分用于RNA测序”。

参考文献

1. Ou, W et al.,Integrated proteogenomic characterization of localized prostate cancer identifies biological insights and subtype-specific therapeutic strategies. Nat Commun16, 3189 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58569-w

2. Gao et al., Integrated Proteogenomic Characterization of HBV-Related Hepatocellular Carcinoma.2019, Cell 179, 561–577

3. Liu et al., Proteogenomic characterization of small cell lung cancer identifies biological insights and subtypespecific therapeutic strategies. 2024, Cell 187, 184–203

4. Ji et al., Proteogenomic characterization of non-functional pancreatic neuroendocrine tumors unravels clinically relevant subgroups. 2025, Cancer Cell 43, 776–796

5. Jing et al., A proteogenomic analysis of cervical cancer reveals therapeutic and biological insights. 2024, Nature Communications 15:10114

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