标题：Quantitative proteomics identifies a plasma multi‑protein model for detection of hepatocellular carcinoma

定量蛋白质组学确定检测肝细胞癌的血浆多蛋白模型

发布杂志：Scientific Reports

DOI：10.1038/s41598-020-72510-9

发布时间：2020年9月23日

2019年影响因子/JCR分区：4.6/Q2

 导 读：

一项发表在《Hepatology》的大规模多中心研究已经证实了AKR1B10可作为原发性肝细胞癌的血清标志物，且AKR1B10具有优于AFP的诊断价值。蛋白质组学国家重点实验室的周钢桥教授团队基于蛋白质组学分析从肝细胞癌（HCC）和和邻近非肿瘤肝组织中检测出1983个蛋白，经过分层筛选并通过血清验证再次证实了AKR1B10是HCC 的有效血清标志物，且术后AKR1B10血清水平显著下降，可作根治性手术疗效评估指标。

 研究队列及方法：

发现队列：对10对HCC和邻近非肿瘤肝组织进行基于同位素标记相对和绝对定量（iTRAQ）的蛋白质学分析，检测到了1983个蛋白质。随后进行差异表达分析，得到102个上调蛋白和81个下调的蛋白。在102个上调的蛋白中进一步筛选出差异表达更大的50种上调蛋白。

组织验证队列：通过平行反应监测结合质谱分析(PRM-MS)分析5对HCC和邻近非肿瘤肝组织，发现在以上50个上调的蛋白中有33个是持续上调的。在血清中进一步筛选出8个分泌蛋白或膜蛋白。

血清验证队列：包括两个独立的血清队列以及1个随访独立队列。

①  血清验证队列1包括8例肝癌患者、8 例肝硬化患者和8例健康人，在此队列中评估8个候选生物标志物和AFP的性能；

②  血清验证队列2包括8例肝癌患者、16例肝硬化患者和16例健康人，在此队列中进一步验证AKR1B10和CTSA的性能；

③  随访独立队列包括21名肝癌患者，收集手术切除原发肿瘤前和手术1周内的血清样本检测AKR1B10。

▲ 图1  研究工作流程图

 研究结果：

首先，研究者采用三组iTRAQ 8检测10对HCC和邻近非肿瘤肝组织筛选出至少在7对样本中可检测到的蛋白质1983个。进一步差异表达分析显示：与临近的非肿瘤肝组织相比，HCC组织中有102个蛋白表达上调，81个表达下调。上调的蛋白在与癌症相关的通路中（包括剪接体、HIF-1通路、乙型肝炎、癌症通路等）显著富集，下调的蛋白质在代谢途径中（缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解等）显著富集。

▲ 图2  发现队列的蛋白质组学分析

为了选择用于肝癌检测的潜在生物标志物，研究者从102个表达上调的蛋白中筛选出满足条件（log₂变换倍数变化（HCC/Adj）≥2的蛋白质或者log₂转化倍数变化（HCC/Adj）≥1 且有文献支持的蛋白质）的50个蛋白质。为了验证这50个候选生物标志物的上调是否可在另一独立队列中复现，研究人员通过PRM-MS分析5对HCC和邻近非肿瘤肝组织。结果显示，PRM-MS可检测到48种蛋白，其中有33种蛋白在肝癌组织中持续上调。最后，在血清中进一步筛选出8种分泌蛋白或膜蛋白作为肝癌的候选生物标志物（CKAP4、AKR1B10、CTSA、CYBB、CANX、ASPH、NME1、PAPR1）

▲ 图3  在组织验证队列中验证候选标志物

最后，为了确定8种候选生物标志物的诊断相关性，研究者对两个独立的肝癌血清样本队列进行了ELISA分析。结果显示：仅有AKR1B10和CTSA可以区分肝癌患者与肝硬化患者和健康人；AKR1B10和CTSA的曲线下面积分别为0.891和0.894，大于AFP（0.831）；三种蛋白组合使用的曲线下面积可达到0.969，优于单独使用AFP。此外，在8种候选生物标志物中AKR1B10鉴别肝癌与肝硬化的性能最佳。

▲ 图4  候选血清标志物在血清验证队列中的表现

此外，研究者还在一个包含了21名肝癌患者的独立队列中监测术前术后AKR1B10的动态变化。结果显示，肝癌患者在手术治疗后血清AKR1B10水平急剧下降，AKR1B10对肝癌具有特异性，可作为术后监测生物标志物，而AFP不具备这一功能。

▲ 图5  肝切除术后AKR1B10和AFP血清水平的动态变化

 研究结论：

综上所述，本研究利用两种蛋白质组学分析技术从1983个蛋白中筛选出8个候选生物学标志物用于检测肝癌，并在两个独立的血清验证队列中进行了验证，最终筛选出AKR1B10和CTSA可作为检测肝癌的血清生物标志物。除此之外，本研究在对肝癌手术治疗患者的随访研究中证实了血清AKR1B10水平在手术后急剧下降，AKR1B10对HCC具有特异性。