「青莲聚焦」研究专题——胶质母细胞瘤（GBM）
胶质母细胞瘤（GBM）是最常见的恶性原发性脑肿瘤。总体而言，该病患者的预后较差，中位生存期<2年。男性多见，发病率随年龄增长而增加。尽管针对GBM的治疗方式在不断进展，但是5年生存率仍低于10%。仍需要先进的治疗策略，同时仍需要开发崭新的治疗方向，如免疫治疗和精准靶向治疗。这需要对GBM的分子信息及其与免疫系统的相互作用有更深入的理解。与其他实体瘤不同，血脑屏障、免疫微环境、独特的肿瘤表型等，都提示在GBM新治疗方式的发展过程中需要面对的挑战。二代测序技术和质谱技术的发展使得人们对GBM的分子改变及基因组全景有了更深入的了解。对可作为靶点且可操作的基因组驱动基因改变的进一步确认，基于蛋白组的诊断标志物的研究也促进诊断治疗方式的发展。瘤内异质性、克隆筛选、肿瘤进化，尤其是治疗后的反应变化，对指导治疗方案的选择和确定治疗顺序非常关键。越来越多的证据显示，在GBM发生的早期出现最强有力的选择压力，这进一步强调治疗方案中全面理解分子表型的重要性。
随着质谱技术的发展，越来越多的科学家会选择使用蛋白组学代谢组学技术对GBM进行研究，那么我们来看看近些年有哪些新的研究结果吧。
文献一
Proteomics identifies EGF-like domain multiple 7 as a potential therapeutic target for epidermal growth factor receptor-positive glioma
期刊：Cancer Commun（IF= 5.627）
发表时间：2020.10
实验材料： EGFR阳性和EGFR阴性的冷冻的胶质瘤组织样本
组学技术：iTRAQ定量蛋白质组学
研究内容：本研究旨在利用蛋白质组学方法探讨EGF-EGFR-血管生成轴在胶质瘤肿瘤发生中的作用，并了解司美替尼对胶质瘤的治疗效果。免疫荧光分析、细胞生长试验和颅内异种移植实验用于验证并测试司美替尼对胶质瘤的治疗效果结果。蛋白质组学筛选表明，EGFR 阳性肿瘤组织中 EGFL7 的表达高于 EGFR 阴性肿瘤组织。此外，EGFL7 可作为体外和体内的激活剂促进胶质瘤细胞增殖。EGFL7 敲低有效地抑制了胶质瘤细胞增殖,司美替尼治疗在 EGFR 阳性胶质母细胞瘤异种移植小鼠模型中显示出肿瘤减少作用。EGFL7是胶质瘤潜在的诊断生物标志物和治疗靶点。司美替尼可靶向 EGFR 通路并可能改善 EGFR 阳性胶质瘤的预后。
实验流程：
文献二
Exosomal LGALS9 in the cerebrospinal fluid of glioblastoma patients suppressed dendritic cell antigen presentation and cytotoxic T-cell immunity
期刊：Cell Death & Disease（IF=6.304）
发表时间：2020.10
实验材料：胶质母细胞瘤患者脑脊液中的外泌体
组学技术：TMT定量蛋白组学
研究内容：外泌体(Exos)在GBM的诊断和治疗中引起了广泛的关注，并有望解决活检条件的严重局限性。脑脊液外泌体在GBM动态监测和干预策略方面具有很大的潜力。作者评估了GBM患者和低级别胶质瘤患者的脑脊液中Exos蛋白质组信息的差异，以及GBM-CSF-Exos与免疫抑制特性之间的相关性。结果表明，GBM-CSF-Exos含有一种独特的蛋白LGALS9配体，该配体与脑脊液中树突状细胞(DCs)的TIM3受体结合，抑制树突状细胞对抗原的识别、加工和呈递，导致细胞毒性T细胞介导的抗肿瘤免疫反应失败。阻断GBM肿瘤外泌体LGALS9的分泌可导致小鼠表现出持续的DC肿瘤抗原呈递活性和持久的抗肿瘤免疫。 最终作者得出结论GBM细胞来源的外泌体LGALS9通过抑制脑脊液中的DC抗原呈递和细胞毒性T细胞的活化，作为肿瘤进展的主要调节因子，这种抑制作用的丧失可导致持久的系统性抗肿瘤免疫。
实验流程：
文献三
Acquired temozolomide resistance in MGMT-deficient glioblastoma cells is associated with regulation of DNA repair by DHC2
期刊：BRAIN（IF= 11.337）
发表时间：2019.08
实验材料：常氧和缺氧条件下培养24h的胶质母细胞瘤LN18和T98G细胞系
组学技术： LFQ蛋白组
研究内容：替莫唑胺耐药性是胶质母细胞瘤治疗的主要临床挑战。胶质母细胞瘤的化疗耐药性主要归因于 O6-甲基鸟嘌呤-DNA 甲基转移酶 (MGMT) 修复替莫唑胺诱导的 DNA 损伤。然而，一些 MGMT 缺陷型胶质母细胞瘤仍对替莫唑胺耐药，其潜在的分子机制尚不清楚。作者发现 DYNC2H1 (DHC2) 在 MGMT 缺陷型复发性胶质母细胞瘤标本中表达更多，其表达与MGMT 启动子甲基化胶质母细胞瘤患者的无进展生存期差强相关。此外，在体外和体内沉默 DHC2，增强了替莫唑胺-诱导 DNA 损伤并显着提高替莫唑胺治疗 MGMT 缺陷型胶质母细胞瘤的效率。结合亚细胞蛋白质组学和体外分析发现 DHC2 参与了 DNA 修复蛋白（即 XPC 和 CBX5）的核定位，而 XPC 或 CBX5 的敲低导致替莫唑胺诱导的 DNA 损伤增加。确定 DHC2 对 DNA 修复蛋白的核转运是 MGMT 缺陷型胶质母细胞瘤获得性替莫唑胺耐药性的关键调节因子。此研究为改善 MGMT 缺陷型胶质母细胞瘤的治疗管理提供了新的见解。
实验流程：
文献四
P4HA1 as an unfavorable prognostic marker promotes cell migration and invasion of glioblastoma via inducing EMT process under hypoxia microenvironment
期刊：American Journal of Cancer Research（IF=5.177）
发表时间：2021.02
实验材料：常氧和缺氧条件下培养24h的胶质母细胞瘤LN18和T98G细胞系
组学技术： LFQ蛋白组、LC-MS非靶代谢
研究内容：本研究旨在通过代谢组学和蛋白质组学分析探讨多形性胶质母细胞瘤（GBM）在缺氧中的作用机制。作者发现在缺氧处理 24 小时后，LN18 细胞的迁移和侵袭能力显著增强。在缺氧条件下培养的 LN18 细胞中进行代谢组学和蛋白质组学检测，分析了7种差异蛋白质和10种差异代谢物的相关性，其中代谢物L-Arg与P4HA1蛋白呈负相关。同时，HIF1α、nNOS 和 P4HA1 的表达上调，L-Arg 和 NO 的浓度分别是升高和降低。敲低HIF1α后导致nNOS和P4HA1的表达下调、 L-Arg的浓度升高后会导致NO的浓度升高和细胞的侵袭性增强。当nNOS的表达被破坏时，观察到P4HA1表达、L-Arg和NO浓度的类似变化。最后，P4HA1 的敲低削弱了 LN18 和 T98G 细胞的侵袭作用，这可能是通过调节 Vimentin、MMP2、MMP9、Snail 和 E-cadherin 的表达。在过表达实验中，也观察到这些相关基因过表达以及 L-Arg 和 NO 浓度的一致趋势。此外，通过 MTA、CGGA 和 TCGA 数据库研究了 P4HA1 表达与预后的关系。P4HA1 水平升高与预后不良与组织学分级进展相关。总之，发现缺氧通过 L-Arg/P4HA1 轴促进 GBM 的迁移和侵袭，这可能是 GBM 患者临床结果的有效分子标志物或预测因子。
文献五
Proteogenomics of glioblastoma associates molecular patterns with survival
期刊：Cell Reports（IF= 8.109）
发表时间：2021.03
实验材料：胶质母细胞瘤患者（预后生存期小于3个月至10年）FFPE和冷冻样本
组学技术：TMT定量蛋白组学、RNA-seq转录组测序
研究内容：胶质母细胞瘤(GBM)是最具侵袭性的胶质瘤形式，大多数患者预后较差，中位生存时间小于2年。作者收集了87名GBM患者，其生存期小于3个月至10年，并进行了高分辨率质谱蛋白质组学和RNA测序(RNA-seq)。通过对蛋白表达、RNA表达和患者临床信息的综合分析，分析揭示了蛋白质组学谱和生存之间有更强的关联，并确定了独特的基于蛋白质的分类，不同于已建立的基于RNA的分类。通过整合已发表的单细胞RNA-seq数据，作者发现了GBM肿瘤亚群与生存之间的联系。总的来说，研究结果建立了GBM的蛋白质组学异质性作为了解不良生存率的途径。
实验流程：
文献六
Integrated pharmaco-proteogenomics defines two subgroups in isocitrate dehydrogenase wild-type glioblastoma with prognostic and therapeutic opportunities
期刊：Nature Communications（IF= 12.121）
发表时间：2020.07
实验材料： 39例IDH野生型GBM患者、2例IDH突变型GBM患者和9例低级别的胶质瘤患者的肿瘤组织
组学技术： TMT蛋白组+磷酸化蛋白组
研究内容：作者描述了 IDH 野生型 GBM 肿瘤的独特二元分类，该分类源自对 39 个 IDH 野生型 GBM 以及 IDH 突变体和低级别胶质瘤对照的定量蛋白质组学分析。具体来说，GBM 蛋白质组簇 1 (GPC1) 肿瘤表现出 Warburg 样特征、神经干细胞标志物、免疫检查点配体和预后不良的生物标志物 FKBP 脯氨酰异构酶 9 (FKBP9)。同时，GPC2 肿瘤显示出升高的氧化磷酸化相关蛋白、分化的少突胶质细胞和星形胶质细胞标志物，以及一种有利的预后生物标志物，磷酸甘油酸脱氢酶 (PHGDH)。将这些蛋白质组学特征与匹配的患者衍生细胞 (PDC) 的药理学特征相结合，表明 mTORC1/2 双重抑制剂 AZD2014 对预后不良的 PDC 具有细胞毒性。此文的分析将指导 GBM 预后和精准治疗策略。
实验流程：
文献七
Proteogenomic and metabolomic characterization of human glioblastoma
期刊：Cancer cell（IF= 26.602）
发表时间：2021.04
实验材料： 肿瘤组织和血液样本
组学技术： TMT蛋白组、磷酸化蛋白组、乙酰化蛋白组、WGS、WES、RNA-Seq、DNA methylation、miRNA-Seq、非靶代谢、非靶脂质
研究内容：作者整合了10 个平台的数据，找到了关键的磷酸化事件作为介导致癌途径激活潜在的开关，以及 EGFR、TP53 和 RB1 改变的肿瘤的潜在靶标。使用多组学方法发现具有不同免疫细胞类型的免疫亚型，并通过 snRNA-seq 验证，确定与基因特定表达和组蛋白乙酰化模式相关。 经典样和免疫低 GBM 中的组蛋白 H2B 乙酰化主要由 BRD、CREBBP 和 EP300 驱动。在多维代谢组学和蛋白质组学数据中，确定了 IDH 突变肿瘤中跨亚型的特定脂质分布和明显的全局代谢变化。这项工作有助于对 GBM 患者的生物学关系更有利于分型以获得更有效治疗的。
实验内容：
