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胰腺癌是世界上癌症相关第四大死亡原因,其平均5年生存率仅为8%,预计到2030年将上升为癌症死亡的第二大原因。胰腺导管腺癌(PDAC)占所有胰腺恶性肿瘤的90%以上。手术切除联合化疗仍然是延长PDAC生存期的最有效手段。但是大多数PDAC对化学疗法和放射疗法不敏感,死亡率仍然很高。早期阶段无症状、缺乏可靠的早期诊断生物标志物都阻碍了PDAC在扩散到其他脏器之前的检测。在癌症发生和转移期间,癌细胞和宿主之间的相互作用也受到微环境中蛋白质组成的多样性变化的影响。基质细胞、微环境和肿瘤细胞之间的交互调控是胰腺癌的一个重要特征。探索PDAC进展和转移进程中肿瘤细胞和微环境变化及相互作用,以及现有药物作用的生物学机制,有利于发展更好的PDAC早期检测和干预策略。蛋白质组成及变化研究有望发现新的胰腺癌诊断与治疗标志物。目前,基于转录组和基因组测序的PDAC研究发现了胰腺癌四大驱动基因:癌基因KRAS(突变率大于95%)、抑癌基因TP53(50%~75%)、CD-KN2A/p16及SMAD4(突变率大于90%)。然而,这些在胰腺癌中基因和m RNAs水平的分析无法提供有关转录后调控、翻译后修饰或蛋白质定位的信息。使用基于质谱(MS)的蛋白质组学分析可望应对上述挑战。数据非依赖性采集(data independent acquisition,DIA)技术是近年来发展起来的一种新的质谱技术,属于非标记蛋白质组学方法。与传统的数据依赖型采集(data dependent acquisition,DDA)方法相比,DIA定量蛋白质组学技术可以显著降低定量分析结果中的缺失值,提高定量准确性和重复性,实现大样本队列中高稳定,高精准的蛋白质组学分析。DIA对质谱获取的数据进行处理时,为了提高鉴定结果的准确性需要样本特异的谱图库作为参照。谱图库的特异性、蛋白覆盖度和谱图库质量,直接决定DIA分析结果的蛋白质鉴定深度和可靠性。因此,针对DIA质谱分析策略,构建样本特异的谱图库至关重要。目前手术切除联合化疗是临床治疗胰腺癌延长生存期的最有效手段。核苷类似物吉西他滨(GEM)单一疗法或联合疗法已成为治疗晚期胰腺癌的首选药物,其5年生存率翻番至16%~21%左右。尽管临床研究证实吉西他滨可降低术后复发风险,延长患者生存时间,但治疗效率仍然较低。靶向胰腺癌分子或通路的相关治疗并没有取得令人满意的结果,主要原因是肿瘤的异质性和体内、体外试验的差异增加了其复杂程度。因此,按异质性分层胰腺癌并开发更精准的GEM增敏方案是未来研究胰腺癌的重点。选择胰腺癌研究中常用的细胞,开展高覆盖蛋白质组分析,可以在建立胰腺特异质谱谱库的同时,获得不同胰腺细胞的蛋白质表达特征。为此,我们首先利用肽段预分离和串联质谱联用的DDA策略,建立了基于7种胰腺癌细胞特异性的质谱谱图库,含10,663个蛋白质,184,551条肽段,5013590个碎片离子;量化比较了该谱图库中7种胰腺细胞系间显著差异表达的蛋白质,综合对比7个数据集,对每个胰腺细胞系特异性蛋白进行生物信息学分析,发现这些胰腺细胞系之间生物学过程存在巨大差异,说明了胰腺系统的多样性,为细胞系依赖性蛋白质差异以及靶向药物分析提供了依据。和正常胰腺细胞对比,分别对胰腺癌细胞系中差异表达的蛋白质进行通路富集分析,阐明了每个细胞系的胰腺癌信号通路的特性。基于建立的胰腺细胞蛋白质质谱谱图库,我们分析了GEM处理前后PANC-1和Bx PC-3细胞系的定量蛋白质组学,发现了GEM潜在的治疗靶点。基于Cell Counting Kit-8(CCK-8)试剂盒测得不同胰腺细胞GEM处理的半数抑制浓度。依据GEM已知和发现的潜在靶点以及EMT相关生物标志物,对7种胰腺癌细胞系蛋白的相对表达水平进行分析,结果发现细胞系的GEM敏感性和EMT表型相关。这些数据为下一步开展胰腺癌临床大规模样本蛋白质组分析提供了基础数据支撑,7种胰腺癌细胞系的蛋白质表达特征也为未来功能验证模型构建和候选靶标干预试验提供了参考依据。阿司匹林(Aspirin,ASP)已被证明是预防癌症的候选药物,其抗炎和抗血小板增殖作用可以抑制星状细胞的炎症活性,促进化疗药物进入肿瘤细胞,抑制肿瘤的生长、发展和转移。为了进一步阐明阿司匹林和临床一线治疗药物GEM抑制胰腺癌细胞增殖的作用机制,我们将胰腺癌细胞(PANC-1和Bx PC-3)分为对照组、吉西他滨用药、阿司匹林用药和联合治疗组。通过检测每个组的细胞存活率,发现阿司匹林通过提高胰腺癌细胞对吉西他滨的敏感性发挥协同抗肿瘤的作用。利用转录组学和串联质量标记(TMT)蛋白质组学技术检测了各分组的转录组、蛋白质组以及磷酸化修饰组。通过对差异表达的m RNA、蛋白质和磷酸化位点的分析,发现了吉西他滨和阿司匹林协同抑制胰腺癌细胞增殖的生物学网络和通路。通路富集分析发现MAPK和粘附信号通路可能是阿司匹林促进肿瘤细胞对吉西他滨敏感性并发挥协同抗肿瘤作用的关键通路。我们对阿司匹林和吉西他滨诱导的MAPK信号通路中潜在的治疗和预后生物标志物进行了蛋白质印迹验证,发现MYC、MAPK1、MAPK3和TGFB-1等可能是吉西他滨和阿司匹林发挥协同抗肿瘤作用的靶点。上述多组学获得的m RNA、蛋白质和磷酸化位点的整合分析为胰腺癌治疗机制研究和组学方法发现胰腺癌干预靶点提供了参考。综上所述,基于定量蛋白质组学策略对胰腺癌的分析,本研究首先建立了胰腺癌细胞特异性质谱谱图库。通过对7种胰腺癌细胞系蛋白质水平的分析,发现了每种胰腺细胞特异性的蛋白质以及生物学特性。对正常胰腺细胞和胰腺癌细胞进行差异蛋白质组学分析,发现每种细胞系的胰腺癌信号通路的特征。基于质谱DIA蛋白质组分析技术,对胰腺细胞系GEM敏感性以及耐药性表型进行了分析,发现对GEM敏感和不敏感细胞分类以及上皮-间质转化特征。最后,采用多组学技术对ASP和GEM联合用药的抗肿瘤作用及其潜在机制进行探索,发现了潜在的胰腺癌干预信号通路和干预靶点。