高级别成人弥漫性胶质瘤是一种恶性神经上皮肿瘤，综合放化疗存活率较低。世卫组织目前的分类是基于IDH1/2突变和1p/19q共缺失状态。胶质瘤蛋白质组的改变仍然没有得到充分的描述，尽管它们有望获得更好的患者分子分层和治疗靶点识别。2023年01月17号，来自德国马克斯.普朗克生物化学研究所的Matthias Mann研究团队在Cell Reports Medicine（IF：16.988）杂志上在线发表了题为“Proteomics separates adult-type diffuse high-grade gliomas in metabolic subgroups independent of 1p/19q codeletion and across IDH mutational status”的研究论文。该研究基于蛋白质组学技术对来自IDH野生型(IDHwt)胶质瘤、IDH突变型(IDHmut)胶质瘤以及非肿瘤对照组的共42个FFPE样本进行了分析。确定了IDHmut胶质瘤的不同蛋白质组亚型，对IDHmut胶质瘤患者具有潜在的治疗意义。   研究背景成人脑胶质瘤约占恶性原发脑肿瘤的80%，成人弥漫性胶质瘤根据组织形态和分子特征进行分类，包括异柠檬酸脱氢酶(IDH)突变和1p/19q密码子缺失，并根据临床生物学行为分级(WHO分级2至4)。成人弥漫性胶质瘤包括星形细胞瘤，IDH突变型(IDHmut)，少突胶质细胞瘤，IDHmut和1p/19q基因共缺失，以及胶质母细胞瘤，IDHwt。大多数IDHwt胶质母细胞瘤患者在确诊后15-18个月内死亡，治疗后5年生存率不超过10%，尽管在 CNS 肿瘤实体的生物学亚分类方面取得了一定进展，但近年来还没有在高级别胶质瘤的肿瘤治疗方面取得重大突破。因此，改进神经胶质瘤的分类和确定未来治疗的潜在靶点仍然是一个未满足的需求。  研究思路  研究结果
 IDHwt/IDHmut胶质瘤蛋白质组差异蛋白组学分析共获得5,724种蛋白质和5,212个高置信度磷酸位点。通过无偏聚类和主成分分析评估了肿瘤蛋白质组的分子关系，并将主要蛋白质组差异与生物学途径联系起来(图1B-1D)。IDHwt蛋白质组富含与炎症相关的蛋白质，MCM复合DNA聚合酶，富含整合素、胶原和层粘连蛋白的“基底膜样”细胞外基质(ECM)，低透明质酸，与胶质瘤恶性程度增加有关(图1C-1E)。与IDHwt胶质瘤更具侵袭性的表型一致，许多IDHwt中高丰度的离群蛋白是癌症的驱动因素，其中几个与侵袭有关。与IDHmut相关的异常蛋白包括在IDHwt中下调的肿瘤抑制基因(图1E)。值得注意的是，这些抑癌基因包括组蛋白H1F0和H2AFY2，它们都维持了表观遗传的分化轮廓，并通过不同的机制抑制向增殖干细胞状态的恢复。IDHmut胶质瘤可重复地分为两个不同的簇，称为HGG-IDHmut-A和HGIDHmut-B。HGG-IDHmut-A与CNS CtrlS更相似(图1B和1C)。HGG-IDHmut-B与IDHwt胶质瘤关系密切。
   
HGG-IDHmut-A/B分层与肿瘤驱动基因的差异表达有关
几个已知的癌症驱动因素在HGG-IDHmut-B中富集程度高于HGG-IDHmut-A(图2)。HGG-IDHmut-B显著的异常值是CCAR1，相关的CCAR2的异常值不是很明显。这两种蛋白质在癌症中扮演着复杂的角色，包括胶质瘤。与CCAR1相关的蛋白质是剪接因子SRSF1。其相关蛋白SRSF5通过 CCAR1的可变剪接在葡萄糖的高可用性下促进肺癌。研究显示，SRSF5被随机量化，而SRSF1、2、3、4、6、7、10和11在HGG-IDHmut-B中比HGG-IDHmut-A 富集程度更高。
   HGG-IDHmut-A/B分层与不同的代谢谱相关呼吸链复合体和三羧酸(TCA)循环蛋白在IDHwt和HGG-IDHmut-B中表现出低丰度(图3A、3B)。有趣的是，呼吸链复合体I的轻微功能障碍在HGG-IDHmut-B中低，并且可以通过产生活性氧(ROS)来促进癌症。值得注意的是，IDH1是HGG-IDHmut-B中丰度略升高的TCA蛋白。相反，TCA蛋白氧化戊二酸脱氢酶L显著降低，这可能与其肿瘤抑制功能有关。关于糖酵解，HGG-IDHmut-B再次表现出与IDHwt相似的蛋白组和磷酸化特征（图3C）。特别是，己糖激酶1在HGG-IDHmut-B和IDHwt中的丰度较低。己糖激酶1的下调促进糖酵解并在几种人癌细胞系中诱导EMT，并在异种移植模型中增加恶性肿瘤。总之，HGG-IDHmut-B表现出糖酵解活性增加的分子特征，HGG-IDHmut-A表现出氧化磷酸化增加的分子特征，与1p/19q共缺失无关。
   与1p/19q共缺失相比，基于蛋白质组的亚分层与注释的肿瘤抑制基因和驱动因素的图谱更相关接下来，作者检查了胶质瘤实体中肿瘤抑制因子和癌蛋白的概况。主成分分析分离了IDHwt、HGG-IDHmut-A和HGG-IDHmut-B样本，但没有分离出1p/19q共缺失状态（图4A）。HGG-IDHmut-B特征在很大程度上与IDHwt相似，而1p/19q共缺失状态几乎没有统计学上的显著差异（图4B）。IDHwt和HGG-IDHmut-B样本表现出RAS通路蛋白的下调，这与之前关于胶质母细胞瘤的报道一致（图 4B）。相反，几种原癌基因在IDHwt和HGG-IDHmut-B中升高（图4B)。对于一些受调节的蛋白质，肿瘤发生背景下的功能尚不清楚。HGG-IDHmut-B和HGG-IDHmut-A表现出肿瘤抑制因子和癌蛋白磷酸化位点丰度的显著变化（图 4C）。例如，与HGG-IDHmut-A相比，细胞周期蛋白依赖性激酶CDK11B上的pT595位点在HGGIDHmut-B和IDHwt中都很丰富，与总蛋白水平无关（图 4C）。这表明CDK11B活性升高是由于与CDK1中激活的 pT161位点同源，与细胞周期进程相关并在各种癌症中发生了改变。这突出了HGG-IDHmut-A和HGGIDHmut-B的信号差异对癌症至关重要。
   HGG-IDHmut-A/B在不同研究中的差异明显为了进一步验证更大的多组学神经胶质瘤数据集中的这种分层，作者整合了三项蛋白质组学数据集。与该研究高度一致的是，参与糖酵解、TCA循环、氧化磷酸化等代谢相关蛋白在其他三项研究中的定量一致性很高（图 5A-5D）。在多组学数据集中，HGG-IDHmut-A（高氧化磷酸化）神经胶质瘤亚组对应于原神经样 (nmf1) 亚组（图 5A）。HGG-IDHmut-B（低氧化磷酸化）亚组与经典样 (nmf3) 胶质瘤亚组相关性强，但也与间充质样 (nmf2) 亚组相关（图 5A）。总而言之，该研究表明IDHmut神经胶质瘤可以分为两种蛋白质组学亚型，它们具有不同的能量代谢，总体差异比由1p/19q编码缺失引起的差异更大。
    总结该研究用MS表征了FFPE样品中成人型弥漫性高级别（WHO3级和4级）胶质瘤的蛋白质组和磷酸化蛋白质组。确定了IDHmut胶质瘤的两种蛋白质组亚型，包括有氧/厌氧能量代谢。并使用三个独立的胶质瘤蛋白质组数据集进行验证，确认了这些亚组，并将 IDHmut亚型与IDHwt胶质瘤中已建立的原神经和经典/间充质亚型联系起来。总之，该研究强调了代谢分层对神经胶质瘤精准医学的前景，以及蛋白质组学在发现神经胶质瘤这种分层方面的能力。该研究将使得IDHmut胶质瘤患者受益，在未来有助于获得蛋白质组/代谢定向疗法。