MCP|DYM|Quantitative mass spectrometry to interrogate proteomic heterogeneity in metastatic lung adenocarcinoma and validate a novel somatic mutation CDK12-G879V (利用定量质谱探究转移性肺腺瘤的蛋白质组异质性及验证新体细胞突变)

文献名：Quantitative mass spectrometry to interrogate proteomic heterogeneity in metastatic lung adenocarcinoma and validate a novel somatic mutation CDK12-G879V（利用定量质谱技术探究转移性肺腺瘤的蛋白质组异质性及验证新体细胞突变CDK12-G879V）

期刊名：Mol Cell Proteomics

发表时间：（2019年4月）

IF：5.236

单位：

1美国国立癌症研究院肿瘤研究中心胸及胃肠道恶性肿瘤分会，美国

2Spectragen Informatics有限责任公司，美国

3纽约大学医学院 系统遗传学与生物化学与分子研究所，美国

 

物种：人

技术：Super-SILAC, TMT, MRM, CRISPR-Cas9

 

一、概述

肺腺癌是非小细胞肺癌的一种主要类型，靶向治疗是针对这一癌症的主要疗法，然而肺癌患者往往在肿瘤进化过程中形成对靶向药物的抗性。抗性形成的关键因素是在肿瘤进化形成了肿瘤内和转移灶间的异质性。原发性肿瘤内和原发性、转移性或者复发性肿瘤位点间的突变异质性程度非常多变，导致肿瘤异质性成为所有癌症（包括肺癌）靶向治疗的巨大障碍。该研究以一位对靶向治疗有特殊应答的转移性肺腺癌患者为研究对象，前瞻性的收集了该患者从接受治疗到最后死亡的7年时间里不同位点、不同时间的肿瘤组织，采用Super-SILAC和TMT标记的方法定量研究肺转移部位的蛋白质组合磷酸化蛋白质组变化，并关联分析了蛋白质丰度的变化与拷贝数和转录本表达量变化的关系。该研究还借助于由肺和淋巴结转移位点的全基因组测序数据构成的病人特异数据库，进一步挖掘质谱数据，并在蛋白水平鉴定到了关键的体细胞突变。之后又进行了功能验证分析，验证了肺腺癌细胞内的新突变CDK12-G879V，并证明这个突变只在肺癌中发生，作者推断可能正是由于这个突变提升了肺腺癌的化疗灵敏度并在采用HER2介导的靶向治疗结合标准化疗法中“治愈了”肺转移灶。

 

二、研究背景

该研究的研究对象是一个转移性肺腺癌的患者，其在接受一项HER2介导的靶向治疗结合化疗之后存活了7年之久。作者在先前的研究工作中曾利用多维度基因组分析技术（如单核苷酸突变、插入-缺失、拷贝数变异以及表达突变），揭示了该患者转移灶间所未有的基因组异质性的存在，以及肺和淋巴结转移位点内共有的体细胞突变不足1%。然而，基因组异质性是如何影响蛋白质组和磷酸化蛋白质组仍是一个值得探索的课题。因此在该研究中，作者尝试基于定量质谱的蛋白质组技术结合多组学的分析策略，探索发现该患者在转移性肺腺癌发展的不同时间和空间的蛋白基因组的肿瘤进化知识。

 

三、实验设计

 

四、研究成果

1）作者采用了两种定量方法（Super-SILAC和TMT）用于研究转移性肺腺癌在不同时间和空间的蛋白基因组和磷酸化蛋白质分析，两种定量方法得到的鉴定和定量蛋白质数目如D和E所示，两种方法共同鉴定蛋白的GO分析如F所示。

 

2）基于拷贝数变异的层次聚类结果如图A所示，B和C不同定量方式下肿瘤样本蛋白表达丰度和转录组表达丰度的相关性比较。

3）肺转移位点和淋巴结转移位点间磷酸化蛋白质组的比较发现解剖得到的肿瘤样本的磷酸化蛋白质显著不同于其他样本。

4）基于质谱数据的突变肽段的搜索策略如图A。经过滤发现两条新的体细胞突变肽段CDK12-G879V和FASN-R1439Q，MRM实验定量分析新突变肽段发现CDK12-G879V只在肺转移灶中鉴定到，而FASN-R1439Q只在淋巴结转移灶中鉴定到。

5）功能性分析发现CRISPR-Cas9介导敲除CDK12之后增加了A549人肺腺癌细胞的化疗敏感性，因此作者推断可能正是由于这个突变提升了肺腺癌的化疗灵敏度并在采用HER2介导的靶向治疗结合标准化疗法中“治愈了”肺转移灶。

 

文章亮点：

本研究采用定量质谱分析技术，分析了基因组异质性同蛋白质组和磷酸化蛋白质组间的关系，并结合蛋白质基因组学的方法发现新突变肽段，通过MRM相对定量分析确定蛋白水平的新突变也具有转移灶间异质性。该研究工作全面又深入，蛋白质组和磷酸化蛋白质组的分析对于辅助理解转移性肺腺癌在不同时间和空间的蛋白基因组的肿瘤进化知识有很大帮助。