AASLD2019︱生物信息学技术在肝癌研究中的应用

2019/11/10 20:35:42 国际肝病网

编者按:2019年11月8-12日,AASLD 2019年年会在波士顿隆重召开。大会展示了肝脏疾病基础研究、转化医学、临床应用等方面的最新进展。生物信息学技术的应用也为肝癌相关研究提供新思路。本次大会上,两篇应用生物信息学技术鉴定到新的肝癌相关的生物标志物的研究,将分别在当地时间10日和11日进行口头报告。
 
蛋白质组学分析为肝癌血管侵犯找到新的生物标志物肝细胞癌(HCC)是全世界与癌症相关死亡的主要原因。早期肝癌患者,通过肝切除和肝移植可能治愈。然而,由于大血管侵犯和微血管侵犯(vascular invasion,VI),术后复发率仍然很高。来自斯坦福大学的Maya Krishnan教授为了找到VI的血浆生物标志物,对侵袭性HCC小鼠和人类进行了跨物种分析[1]。
 
作者收集了130例HCC患者的癌症基因组图谱(the cancer genome atlas, TCGA)队列的蛋白质组学数据,并将其分为VI组和非VI组,以识别相关的生物标志物。作者使用卵磷脂色谱/质谱(LC/MS)分析了MYC致癌基因驱动的侵袭性HCC小鼠的血浆蛋白组学变化。比较分析发现纤维连接蛋白(fibronectin,FN1)极有可能是HCC VI生物标志物。为了验证猜测,作者实施了一项前瞻性病例对照临床研究。采用定量ELISA法对血浆蛋白进行验证。
 
结果表明,在HCC患者TCGA队列中,5%(17例)患者存在大血管浸润,25%(94例)患者存在微血管浸润。作者发现有无血管侵犯的肿瘤中有87个蛋白存在差异表达(P<0.05;FDR< 0.05)。在发生血管侵犯的肿瘤中,FN1、VEGFR2和PAI-1蛋白表达量最高(P=0.0001,FDR<0.001)。
 
同时,作者从携带肿瘤的MYC转基因小鼠(n=10)和对照小鼠(n=10)中提取血浆,并进行LC/MS分析。与对照组相比,荷瘤小鼠中共140个蛋白过表达,32个蛋白低表达(P<0.05;差异倍数±2.0)。跨物种比较结果表明,FN1是一种保守的侵袭性肝癌的蛋白质组生物标志物,在小鼠肝癌和人类肝癌中均有发现。
 
为了证实这一点,作者收集了25位HCC患者、10位肝硬化患者和8位健康对照者的血液,进行前瞻性分析。与肝硬化患者FN1(平均值为41.8 ng/mL, SEM=13.3)水平相比,HCC患者FN1水平显著升高(平均值为368.7(ng/mL),SEM=39.9,P<0.0001)。在多发性肿瘤、超米兰标准肿瘤、血管侵犯性肿瘤和其他HCC晚期患者的FN1水平中均显著升高(P<0.05)。HCC和肝硬化患者血浆中PAI-1 (P=0.279)和VEGFR2 (P=0.472)水平差异无统计学意义。作者计算了FN1诊断HCC时的敏感性和特异性,将FNI的水平界定为100 μg /mL,诊断的敏感性为92%,特异性88%。对三种生物标志物进行了ROC曲线分析。FN1、PAI-1、VEGFR2的AUC分别为0.96(95%CI 0.89-1.00;P<0.001)、0.56(95%CI 0.35-0.78;P=0.535)、0.57(95%CI 0.35-0.78;P=0.596)。
 
该研究进行了跨物种蛋白组学分析和病例对照前瞻性研究,确定了纤维连接蛋白是肝癌血管侵犯的潜在无创血浆生物标志物。
 
基因组学分析方法为肝癌患者预后找到一种新的LncRNA标志物长链非编码RNA(Long noncoding RNAs,LncRNA)已被证实在人类癌症的发展和进展中发挥重要作用。然而,它们在肝癌发生中的生物学功能和潜在机制仍不清楚。中国四川大学华西医院团队对此进行了研究[2]。
 
作者从接受肝切除术的患者中获得72例人肝细胞癌(HCC)样本和匹配的非肿瘤肝组织,以及20例门静脉癌栓(PVTT)样本和匹配的原发肿瘤组织。利用LncRNA芯片在肝癌细胞系、肝癌样本和PVTT样本中筛选肝癌发生过程中潜在的关键调控LncRNA。通过qPCR检测lncRNA和mRNA水平。采用RNA-seq分析TLNC1敲除后的基因表达谱。采用生物素标记的RNA pull-down结合质谱分析,对HCC细胞中与TLNC1相互作用的蛋白进行了鉴定。采用免疫荧光试验进行检查β-连环蛋白的核易位。统计分析TLNC1水平与临床病理特征和患者预后的相关性。
 
作者发现,在1p36染色体上有一种新的致瘤性长链非编码RNA (称为TLNC1),它在肝脏肿瘤组织和高转移性肝癌细胞系中均被上调。TLNC1高表达与更频繁的血管侵犯、晚期肝癌(BCLC)和预后不良相关。此外,数据显示,TLNC1的下调显著抑制细胞的生长、肝癌细胞的侵袭和迁移。基于RNA-seq与RNA pull-down,作者发现TLNC1可以与β-连环蛋白相互作用,后者易位到细胞核并激活下游靶点,最终导致肝癌的发生发展。
 
该研究证实,TLNC1作为肝细胞癌患者的预后因素很有应用前景。TLNC1-β-连环蛋白轴也是一个潜在的肝细胞癌治疗的靶点。
参考文献
 
1.Maya Krishnan, Vinodhini Arjunan, Nishita Kothary, et al. Cross-species comprehensive proteomic analysis of hepatocellular carcinoma (HCC) to identify plasma biomarkers of vascular invasion. AASLD 2019 Abstract:0111.
 
2.Kefei Yuan. LncRNA TLNC1 promotes the development and progression of hepatocellular carcinoma via activation of Wnt/B-catenin pathway. AASLD 2019 Abstract:0174.