奇點糕
胃癌是消化系統最常見的惡性腫瘤之一，也是全球癌症相關死亡的第二大原因［1］。
70-90%的胃癌患者在確診時已為進展期，預後較差。術前化療或聯合抗HER2治療是進展期胃癌的標準治療方案［2，3］，但是
80%的患者對化療或靶向治療存在耐藥性。
因此，探索這些療法的耐藥機制和識別其預測性生物標誌物，對於提高胃癌患者的治療效果具有重要意義。
近日，由
復旦大學附屬中山醫院丁琛、侯英勇、沈坤堂和劉天舒，和上海交通大學醫學院附屬新華醫院趙健元領銜的研究團隊
，在
Nature Communications
雜誌上發表重要研究成果［4］。他們透過全面的蛋白組學分析，
描述了4種具有不同臨床和分子特徵的蛋白亞型與胃癌化療或靶向治療的相關性
，並探索了胃癌對化療和靶向治療的耐藥機制。
他們發現
微衛星不穩定基因表達特徵評分（MSI-sig）高的胃癌患者可以從多西他賽聯合治療中獲益，並伴有抗癌免疫反應
。在靶向治療研究上，他們發現
具有高TCR訊號傳導的患者對基於抗HER2的治療有響應，而細胞外基質/PI3K-AKT通路的啟用會削弱曲妥珠單抗的抗腫瘤效果
。從機制上來講，他們發現組織蛋白酶E（CTSE）增強了胃癌對多西他賽（DOC）的敏感性，而轉酮酶樣蛋白-1（TKTL1）則抑制了胃癌對DOC的敏感性。
另外，他們
開發了一種高靈敏度和高特異度的預測模型，用於預測患者對化療和靶向治療是否敏感
，對臨床實踐有重要意義。復旦大學附屬中山醫院李豔博士、徐晨博士、徐富江博士和馬發含博士，以及河南師範大學王冰博士為論文的共同第一作者。
論文首頁截圖
我們一起來看看這個研究是如何開展的。
研究納入206例初治胃癌患者，並收集了患者的活檢腫瘤組織樣本。這些患者中44例接受S-1、奧沙利鉑聯合多西他賽方案化療（DOS亞群，21。4%），70例接受卡培他濱聯合奧沙利鉑方案化療（XELOX亞群，34。0%），71例接受基於抗HER2療法（HER2亞群，34。5%），另外21例接受其他治療（其他亞群，10。1%，其中3例接受阿帕替尼或多西他賽治療，18例無化療資訊）。
為了評估治療響應情況，研究人員將所有樣本分為四組：完全緩解（CR）、部分緩解（PR）、疾病穩定（SD）或疾病進展（PD）。此外，他們還將CR和PR定義為敏感組，SD和PD定義為非敏感組。
研究過程
根據1000個最易變的蛋白質（即絕對中位差前10%的蛋白質），研究人員對206例樣本進行一致性聚類分析，
確定了四種具有不同臨床結果和分子特徵的蛋白組亞型：G-I（N=29）、G-II（N=60）、G-III（N=97）和G-IV（N=20）
。其中，G-I亞型內吞作用佔優勢，G-II亞型以糖酵解/糖異生、泛酸/輔酶A生物合成為特徵，G-III亞型以溶酶體為主要特徵，而G-IV亞型以細胞外基質（ECM）-受體相互作用等為特徵。
進一步研究發現蛋白組亞型與生存率明顯相關，
G-IV亞型預後最差，而且，化療和靶向治療響應從G-I到G-IV呈現逐漸耐藥現象，敏感患者的比例從G-I的60%急劇下降到G-IV的20%，非敏感患者的比例則從G-I的40%增加到G-IV的80%
。另外，他們還發現蛋白組亞型與治療亞組或TNM分期之間有明顯相關性。這表明，蛋白組亞型與治療響應和預後密切相關。
於是研究人員進行了蛋白組學分析，結果顯示
G-I亞型內吞作用的啟用與藥物敏感性有關；而G-IV亞型中ECM的高表達與耐藥性有關
。
a蛋白組亞型
b蛋白組亞型與治療亞組、TNM分期、分級、Lauren分型、原發部位或腫瘤純度的相關性
c蛋白組亞型與生存率相關，G-IV亞型預後最差
為了研究蛋白質表達與治療耐藥性的相關性，研究人員使用胃癌細胞係數據，分析G-IV亞型中顯著上調的ECM蛋白（如THSD4等）與藥物敏感性之間的關係。結果顯示，THSD4的過表達與預後不良顯著相關；體外實驗進一步驗證了THSD4過表達可降低多西他賽、奧沙利鉑和5-FU等化療藥物的抗腫瘤作用。
為了明確胃癌微衛星穩定/微衛星不穩定（MSS/MSI）狀態與腫瘤免疫微環境和治療耐藥性是否相關，研究人員發現
微衛星不穩定/微衛星穩定基因表達特徵評分（MSI/MSS-sig）高的胃癌以氧化磷酸化為特徵；低MSI/MSS-sig的胃癌顯示出ECM蛋白的高表達，可能與耐藥相關。
研究人員發現，在復旦胃癌（FDGC）佇列和亞洲癌症研究小組（ACRG）佇列中，低MSI/MSS-sig與不良臨床結果顯著相關，為了進一步探索其分子機制，他們評估了四種蛋白組亞型的腫瘤免疫微環境。
他們發現
巨噬細胞M1在G-II亞型中富集，前體單核細胞在G-IV亞型中富集，且MSI/MSS-sig評分與單核細胞呈負相關，與巨噬細胞M1呈正相關
。進一步分析顯示，單核細胞/巨噬細胞M1的評分與IV期胃癌患者的預後明顯相關，單核細胞評分高預後差；與之相反，巨噬細胞M1評分低預後差。
於是，他們提出以單核細胞聚集和少數巨噬細胞M1為特徵的微衛星穩定腫瘤細胞容易產生耐藥性並且預後不良。
MSI/MSS特徵與臨床結果的相關性
接著，研究人員檢查了接受不同化療方案胃癌患者的MSI/MSS-sig水平與臨床結果的相關性。他們觀察到DOS亞群敏感組（DSG）的MSI-sig水平高於DOS亞群非敏感組（DNSG）（P=0。02），而XELOX亞群敏感組（XSG）和XELOX亞群非敏感組（XNSG）之間沒有明顯差異（P>0。05）。結果表明
MSI-sig高的胃癌患者可以從DOS治療中受益，但不能從XELOX治療中受益。
為了研究不同治療方案的敏感性和耐藥機制，研究人員比較了DSG、DNSG、XSG和XNSG的蛋白質組。GSEA分析顯示
TCR訊號通路富含DSG，該通路的高度啟用代表DOS亞群的預後較好（P=0.015；HR=0.18）；相反，在XELOX亞群中，TCR訊號通路富含XNSG，其高表達代表預後不良（P=0.013；HR=5.19）
。
進一步研究發現免疫細胞CD8+Tcm與TCR訊號通路呈正相關，也就是說，免疫調節對DOS和XELOX化療可產生不同的影響。而這種不同主要在於DOC，研究表明DOC誘導免疫原性細胞死亡的能力更高。
a MSI/MSS-sig水平與臨床結果的相關性；
b TCR訊號通路與不同治療方案敏感性的關係
研究人員還發現，ERBB2（即HER2）是XELOX亞群中的不良預後因素，進一步研究證實，曲妥珠單抗可以增加HER2擴增的人胃癌細胞對XELOX治療的敏感性，與XELOX方案有協同抗腫瘤作用。
針對HER2亞群，研究人員發現ECM可以啟用PI3K-AKT途徑並抑制細胞凋亡，從而削弱曲妥珠單抗的抗腫瘤作用。
PI3K-AKT抑制劑聯合抗HER2治療可能是HER2陽性胃癌患者未來治療的方向。
基於上述研究，研究人員提出了胃癌個性化化療和靶向治療指導的決策樹。
具有MSS狀態的胃癌患者，可能無法從化療和靶向治療中受益；具有MSI狀態的胃癌患者以TCR啟用為特徵，可以從多西他賽或曲妥珠單抗聯合XELOX化療中受益；具有高免疫啟用的胃癌患者對XELOX治療不敏感；具有高ECM水平的胃癌患者對抗HER2治療耐藥。
於是，研究人員根據DOS、XELOX和HER2亞群的敏感組和非敏感組中明顯差異表達的蛋白，採用多元邏輯迴歸分析構建治療反應預測模型。經研究，在三個亞群中產生了三個具有高靈敏度（≥89%）和特異性（≥88%）的預測模型。應用到測試集，三個預測模型分別達到89%、93%和100%的高準確率。
隨後，研究人員應用XSG/XNSG模型進行外部驗證，也獲得了較高的預測敏感性和特異性。
胃癌治療預測模型的構建與驗證
最後，研究人員探索了胃癌的可能耐藥機制。研究結果表明，
CTSE過表達透過穩定微管協同增強DOC的敏感性；而TKTL1透過誘導異常染色體分離和增加DNA非整倍體促進耐藥。
總之，該研究描述了胃癌一線化療和靶向治療的蛋白組學圖譜，確定了與臨床結果相關的蛋白亞型，為化療及靶向治療提供了預測指標，以幫助制定治療決策。
該研究還構建了預測模型，用於區分對胃癌化療或抗HER2治療敏感或不敏感的患者，這在一定程度上有助於制定個性化的化療和靶向治療方案，從而使我們走向蛋白質組驅動的精準醫療時代。
