磷酸化蛋白质组学和SILAC定量技术应用于胰腺癌标记物的发现和能量供应在线调查

胰腺癌是世界上最致命的癌症之一，发病率高，生存期短。胰腺癌发病隐匿，早期诊断困难，进展快。确诊时已处于中晚期，多数已转移。对化疗药物高度耐药且对放疗不敏感的患者导致治疗效果非常差。

研究用于胰腺癌早期检测的高敏感性生物标志物和开发有效的靶向药物将有助于我们进一步了解和对抗胰腺癌。

胰腺癌治疗靶点及诊断标志物的发现——白血病抑制因子(LIF)^(1）

肿瘤微环境中细胞间信号的综合蛋白质组学策略，包括磷酸化蛋白质组学、分泌蛋白质组学和IP-MS蛋白质相互作用，揭示了来自PSCs的细胞分泌物刺激PSCs中转录因子STATs的磷酸化途径的激活。PSCs分泌的LIF被分泌蛋白质组学鉴定为胰腺癌细胞中调节这一分子事件的最关键的旁分泌细胞因子。通过IP-LC-MS技术鉴定了LIF受体和胰腺癌细胞表面与STAT3相互作用的蛋白复合物GP130介导星状细胞向癌细胞传递信号的分子机制。

组合质谱分析确定LIF是一个关键的旁分泌因子(Shiet al。, 2016)。

a，结合分泌组和磷蛋白组分析的质谱策略的工作流程示意图。使用匹配的无血清培养基作为对照刺激。b, PANC1细胞中cm刺激的胞内信号转导的磷酸化酪氨酸蛋白质组学分析。c, MIAPaCa2和hPSC的蛋白组学分析和比较，以MA图表示。N =2个生物重复(b,c)。

利用生物质光谱和蛋白质组学等先进技术平台，为肿瘤微环境系统中蛋白质的功能研究开辟了新的途径。他们揭示了LIF作为一种重要的旁分泌细胞因子在胰腺癌发生发展分子机制中的重要作用。此外，动物模型和临床数据也证明了其作为胰腺癌临床诊断的有效治疗靶点和标志物的潜在应用价值。

案例2 KRAS作为胰腺癌的能量供应机制^（2）

胰导管腺癌(Pancreatic ductal adencancer, PDAC)是一种恶性程度高、诊断和治疗困难的胃肠道恶性肿瘤。90%的胰导管癌有Kras突变。这种突变激活肿瘤微环境中的巨噬细胞，并通过尚不清楚的机制促进巨噬细胞的内吞作用。

为了准确发现胰腺导管腺癌的代谢，Giulio Draetta的团队发起了一项挑战。他们构建了KRAS* on和KRAS* off模型，并通过蛋白质组学技术广泛筛选与KRAS研究相关的细胞表面蛋白，旨在寻找治疗胰腺癌的新靶点。

为了探索Kras信号通路带来的细胞表面蛋白表达的变化，研究团队利用SILAC定量蛋白质组学技术比较了Kras * off和Kras * on的差异。分析得到221个差异表达蛋白，其中196个蛋白表达上调，25个蛋白表达下调。匠心通路分析显示，许多上调表达的蛋白参与了PDAC被激活的生物过程，包括轴突定向信号通路。这一结果支持了KRAS*是PDAC分子重编程的主要驱动因素的观点。随后对关键蛋白的筛选和功能验证显示，iKras*肿瘤细胞表面的SDC1对疾病进展至关重要。它通过调节大胞饮为肿瘤细胞生长提供能量。

功能表面组分析确定SDC1是KRAS*依赖的表面蛋白，对肿瘤维持很重要(Yaoet al。, 2019)。

a，功能表面组分析的实验设计。b，通过对KRAS*激活时差异表达的表面蛋白的IPA分析确定的十大典型信号通路。

这项研究使用蛋白质组学技术广泛检测了由于Kras状态改变而引起的细胞表面蛋白质的变化。在差异蛋白中进行筛选以获得感兴趣的蛋白，并进行了广泛的功能验证。最终在KRAS*信号通路和PDAC中驱动营养循环通路的靶分子之间建立了一种机制联系。它还为后续肿瘤研究提供了一种策略，通过分析表面蛋白表达差异来发现癌症特异性弱点。

资源

1. 石勇，高伟，等(2019)。靶向lifi介导的旁分泌相互作用用于胰腺癌的治疗和监测。自然杂志，569(7754)，131-135。
2. 姚，W.， Rose, J. L.等(2019)。Syndecan 1是胰腺癌巨胞增多症的重要中介因子。自然杂志，568(7752)，410-414。