蛋白質(zhì)組學(xué)篩選差異表達(dá)蛋白在子宮內(nèi)膜癌中的研究進(jìn)展

馬建紅,高亞婷,馬怡彤,劉暢

子宮內(nèi)膜癌(endometrial carcinoma,EC)是全球女性第四大惡性腫瘤[1],也是我國女性生殖系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤之一,發(fā)病率僅次于宮頸癌。I型子宮內(nèi)膜樣腺癌(endometrioid endometrial cancer,EEC)占EC的90%以上,通常級別低、診斷早、預(yù)后好,發(fā)病與雌激素過量、肥胖和非典型增生有關(guān)。II型非子宮內(nèi)膜樣癌(non-endometrioid endometrial cancer,NEEC)包括漿液性癌(serous endometrial cancer,SEC)、透明細(xì)胞癌和癌肉瘤等罕見組織學(xué)類型,具有高級別、高侵襲性、高復(fù)發(fā)、高死亡率等特點(diǎn),其發(fā)病與雌激素?zé)o關(guān)。80%的EC患者在疾病早期診斷,以低級別EEC較為常見,5年生存率達(dá)90%[2],而晚期確診患者復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)增高,5年生存率不足20%[2]。由于預(yù)期壽命延長、肥胖和代謝綜合征等因素,EC的發(fā)病率和死亡率呈持續(xù)上升趨勢,預(yù)計(jì)到2025年,全球新增病例和死亡人數(shù)將分別增加20.3%和17.4%[3]。因此,探究EC早期篩檢、監(jiān)測治療反應(yīng)及評價預(yù)后的診療手段迫在眉睫。

目前針對EC仍沿用傳統(tǒng)診斷方法,包括臨床癥狀、婦科檢查、經(jīng)陰道超聲檢查、子宮內(nèi)膜活組織病理檢查以及宮腔鏡等,臨床癥狀以絕經(jīng)后異常子宮出血(abnormal uterine bleeding,AUB)最為常見,90%的EC患者可出現(xiàn)AUB,但該癥狀缺乏特異性,許多良、惡性婦科疾病均可發(fā)生,僅有10%～15%的AUB患者確診為EC[4- 5]。輔助檢查多在臨床癥狀出現(xiàn)后,病理活檢為診斷的金標(biāo)準(zhǔn),但因具有侵入性,存在子宮穿孔、感染和出血等風(fēng)險(xiǎn),不適用于常規(guī)篩查,理想的檢測方法應(yīng)簡單、無創(chuàng),高效、精確地篩檢出全部早期患者,并且適用于篩查高危無癥狀女性,如EC風(fēng)險(xiǎn)極高的林奇綜合征患者。早期診斷不僅能選擇積極有效的治療措施,還可為年輕患者保留生育功能創(chuàng)造機(jī)會。本文擬從已發(fā)表的文獻(xiàn)入手,尋找具有臨床應(yīng)用價值的生物標(biāo)志物,嘗試為EC早期診療提供科學(xué)基礎(chǔ)。

蛋白質(zhì)組學(xué)是一種研究生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的表達(dá)、結(jié)構(gòu)、功能、定位、相互作用和修飾等特征的方法,可以反映病理情況下細(xì)胞中蛋白質(zhì)的實(shí)時變化,為疾病的病因?qū)W研究提供高通量、高靈敏度的技術(shù)策略,為疾病的早期診斷、治療和預(yù)后監(jiān)測提供可靠的技術(shù)支持,成為探索基因功能和理解復(fù)雜生理病理過程最重要的方法之一[6]。在腫瘤研究中,蛋白質(zhì)組學(xué)提供癌細(xì)胞內(nèi)全部的蛋白質(zhì)信息,協(xié)助闡明腫瘤發(fā)生的分子機(jī)制,在篩選具有診療價值的差異蛋白質(zhì)方面顯示出巨大潛力。本綜述將介紹應(yīng)用蛋白組學(xué)發(fā)現(xiàn)EC生物標(biāo)志物的最新研究進(jìn)展,描述質(zhì)譜技術(shù)樣本來源的優(yōu)劣勢,提出從單一標(biāo)志物轉(zhuǎn)向蛋白質(zhì)組學(xué)的研究,開發(fā)2種或2種以上蛋白質(zhì)組合以提高篩檢準(zhǔn)確性的新策略,以期為未來EC生物標(biāo)記物的亞群研究奠定基礎(chǔ)。

1 蛋白質(zhì)組學(xué)的標(biāo)本來源

將無創(chuàng)或微創(chuàng)采樣方法與高通量蛋白質(zhì)組學(xué)相結(jié)合以提高篩檢的時效性,不僅能準(zhǔn)確識別早期患者,而且易于在臨床實(shí)踐中操作。為尋找EC的生物標(biāo)志物研究的人體標(biāo)本,分析了包括血液、尿液、子宮灌洗液、宮腔抽吸物、子宮內(nèi)膜活檢組織和手術(shù)切除病理組織等不同來源標(biāo)本及其優(yōu)缺點(diǎn)[7],詳見下頁表1。

表1 蛋白質(zhì)組學(xué)分析中不同標(biāo)本來源及其優(yōu)缺點(diǎn)

血液和尿液等體液標(biāo)本是首選的標(biāo)本來源,但疾病早期體液中腫瘤相關(guān)蛋白的濃度較低,變化不明顯,使用醫(yī)院常規(guī)檢測技術(shù)不易檢出,這種標(biāo)本存在靈敏度和特異度差的問題[7]。子宮內(nèi)膜活檢和手術(shù)切除病理組織等是蛋白組學(xué)研究的可靠標(biāo)本選擇,但存在有創(chuàng)、不宜普篩、標(biāo)本獲取難度大等缺點(diǎn)[7-8]。早期病變組織的蛋白質(zhì)變化不一定出現(xiàn)在血液和尿液中,但由于子宮腔與下生殖道的解剖連續(xù)性,內(nèi)膜組織和子宮腔液體的蛋白質(zhì)變化可能保持一致,從臨床病理組織中篩選的差異蛋白轉(zhuǎn)向易于獲取的子宮腔液體進(jìn)行驗(yàn)證,以求在疾病早期采集的無創(chuàng)或微創(chuàng)樣本中尋找理想的生物標(biāo)志物,這使蛋白質(zhì)組學(xué)標(biāo)志物鑒定可能為臨床EC的診療提供新思路和新方向。

2 蛋白組學(xué)生物標(biāo)志物

2.1 篩檢標(biāo)志物

2.1.1 活檢或手術(shù)病理標(biāo)本 研究證實(shí)S100家族與EC關(guān)系密切,S100A4/非肌球蛋白II信號轉(zhuǎn)導(dǎo)參與調(diào)控子宮癌肉瘤的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)進(jìn)程和干細(xì)胞特性[9];S100A8和S100A9在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移癌中發(fā)揮抗菌肽作用[10];S100A4增強(qiáng)ALDH1介導(dǎo)的癌細(xì)胞增殖和侵襲能力,與微囊性、伸長伴碎片狀浸潤(簡稱MELF浸潤,此種浸潤模式的EC易出現(xiàn)深肌層浸潤、淋巴脈管間隙浸潤和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移)類型相關(guān)[11]。在EC中,這些S100亞型表達(dá)升高,檢測其水平變化可以篩檢早期患者。

在多項(xiàng)蛋白質(zhì)組學(xué)中發(fā)現(xiàn)蛋白激酶家族參與EC的早期發(fā)生,聯(lián)合檢測可提供診斷信息,其中蛋白激酶PAK1通過改變肌動蛋白的骨架結(jié)構(gòu)、細(xì)胞形狀和黏附動力學(xué),在癌細(xì)胞早期侵襲和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮作用[12]。Raglan等[12-13]發(fā)現(xiàn)Weel作為一種細(xì)胞周期蛋白磷酸化的蛋白激酶,誘導(dǎo)細(xì)胞分裂停滯在G2-M期以完成DNA損傷修復(fù),但負(fù)向調(diào)節(jié)有絲分裂促進(jìn)因子可引起有絲分裂異常、抵抗DNA損傷修復(fù)和誘導(dǎo)凋亡等惡性過程。研究證實(shí)CDC25A作為CDC25磷酸酶家族的一員,參與調(diào)控細(xì)胞周期G1/S轉(zhuǎn)化,細(xì)胞分裂、增殖,絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶活化、DNA復(fù)制等多種生物學(xué)過程,其表達(dá)升高與EC的浸潤和分化差有關(guān)[14]。

2.1.2 子宮抽吸物標(biāo)本 Martinez等[1]采用子宮抽吸物進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)分析,以鑒別EEC和SEC亞型,篩選出2個蛋白質(zhì)組合,第一組由MMP9和KPYM組成,MMP9高表達(dá)參與腫瘤起始驅(qū)動和細(xì)胞外基質(zhì)降解,為癌細(xì)胞遷移、侵襲創(chuàng)造條件[15];KPYM是糖代謝的限速酶之一,參與腫瘤細(xì)胞有氧糖酵解和基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控[16],MMP9和KPYM聯(lián)合篩檢EC的靈敏度為94.2%,特異度為87.2%。另一個篩檢組合由3種上調(diào)蛋白質(zhì)構(gòu)成,CTNNB1調(diào)控細(xì)胞間黏附和WNT信號通路關(guān)鍵基因的轉(zhuǎn)錄,僅在EEC標(biāo)本中檢出,具有良好的亞型鑒定作用[17];CAPG通過重塑肌動蛋白調(diào)節(jié)細(xì)胞運(yùn)動,參與癌細(xì)胞遷移和侵襲過程,侵襲性更強(qiáng)的SEC中表達(dá)水平更高[1];XPO2調(diào)節(jié)細(xì)胞有絲分裂檢查點(diǎn),缺失可抑制細(xì)胞周期進(jìn)程,使腫瘤增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移能力下降,高表達(dá)與高分級和不良預(yù)后密切相關(guān)[1]。CTNNB1、XPO2和CAPG聯(lián)合診斷的靈敏度為95.0%,特異度為95.9%。

2.2 治療標(biāo)志物

2.2.1 活檢或手術(shù)病理標(biāo)本 應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)鑒定的EC治療靶點(diǎn)以結(jié)構(gòu)蛋白居多,研究表明SPP1和ANGPT2參與腫瘤血管生成[6],SPP1增強(qiáng)血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷移能力,在VEGF誘導(dǎo)的血管生成中發(fā)揮重要作用;ANGPT2作為分泌型細(xì)胞因子家族的一員,參與血管重塑、傷口修復(fù)、腫瘤血管生成等生物學(xué)過程,針對SPP1和ANGPT2可研制抗腫瘤血管的靶向藥物。Fata等[18]證實(shí)AnxA4誘導(dǎo)胞膜融合進(jìn)而促進(jìn)Cl-和胞外分泌,并且通過銅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白促進(jìn)鉑類藥物外排造成化療耐藥,成為鉑耐藥患者有前景的治療靶點(diǎn)。Ceylan等[19]發(fā)現(xiàn)CALR是一種調(diào)控免疫細(xì)胞凋亡的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白,由于癌細(xì)胞抵抗凋亡,在疾病晚期表達(dá)下降,誘導(dǎo)其表達(dá)以促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡,提示其作為治療靶點(diǎn)的臨床價值。

調(diào)節(jié)生物過程的功能蛋白也可作為EC的治療靶點(diǎn),Ceylan等[19]發(fā)現(xiàn)ACTG1表達(dá)上調(diào)促進(jìn)癌細(xì)胞遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移而加速腫瘤惡化,但該蛋白在EC早期升高、晚期下降,猜測表達(dá)減少與細(xì)胞分化和惡性侵襲有關(guān),誘導(dǎo)其表達(dá)可能為患者提供治療策略。Dieters等[20]證明KIAA1324是一種與孕激素受體共表達(dá)的雌激素誘導(dǎo)蛋白,高表達(dá)患者對激素治療反應(yīng)良好,為性激素相關(guān)EC的輔助診斷、內(nèi)分泌治療提供依據(jù),并預(yù)示預(yù)后良好。

2.2.2 子宮灌洗液標(biāo)本 在EC患者的子宮灌洗液中,與鐵死亡相關(guān)的脂質(zhì)抗氧化劑、谷胱甘肽合成酶、鐵死亡抑制蛋白和鐵轉(zhuǎn)移受體蛋白等調(diào)控蛋白均表達(dá)上調(diào),而壞死負(fù)調(diào)控因子表達(dá)下降,提示可將這些細(xì)胞死亡程序調(diào)控蛋白用作誘導(dǎo)癌細(xì)胞死亡的靶點(diǎn)[21]。

2.3 預(yù)后標(biāo)志物

2.3.1 活檢或手術(shù)病理標(biāo)本 與EC預(yù)后相關(guān)的蛋白標(biāo)志物主要是癌基因和抑癌基因的編碼蛋白,Dou等[22-23]證明癌基因ERBB2參與細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄調(diào)控,促進(jìn)蛋白質(zhì)合成和細(xì)胞生長,過表達(dá)與EC的高分級、高分期、NEEC組織學(xué)及總生存期(overall survival,OS)下降等不良預(yù)后相關(guān),ERBB2也是SEC的治療靶點(diǎn)。Dou等[22,24]證實(shí)抑癌基因PTEN是EC中最常見的突變基因,通過調(diào)控Akt-mTOR信號通路在細(xì)胞周期和細(xì)胞存活中發(fā)揮作用,疾病早期PTEN表達(dá)下降提示預(yù)后良好。抑癌基因TP53也是腫瘤中突變率最高的基因之一,調(diào)控細(xì)胞周期、生長阻滯和凋亡過程,激活氧化應(yīng)激誘導(dǎo)細(xì)胞壞死[25]。在EC中TP53表達(dá)水平也用于癌癥基因組圖譜(the cancer genome atlas,TCGA)分子分型[22],過表達(dá)與高級別EEC和SEC存在相關(guān)性。

功能蛋白也可預(yù)測EC患者的預(yù)后,Tahara等[26]發(fā)現(xiàn)SDPR參與構(gòu)成細(xì)胞外囊泡,通過ILK調(diào)控ALDH1的表達(dá),與癌細(xì)胞遷移、EMT、集落形成、分化差、淋巴轉(zhuǎn)移和MELF浸潤等侵襲表型密切相關(guān)。Gonzlez等[27-28]發(fā)現(xiàn)編碼E-鈣黏蛋白的CDH1基因參與調(diào)控細(xì)胞黏附,誘導(dǎo)EMT進(jìn)程以促進(jìn)癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲等過程,該蛋白表達(dá)下調(diào)與不良預(yù)后、生存差密切相關(guān)。Kandoth等[28]發(fā)現(xiàn)MMR蛋白作為DNA錯配修復(fù)系統(tǒng)的組成部分,由MLH1啟動子甲基化引起表達(dá)缺失,可定義TCGA分型中的微衛(wèi)星不穩(wěn)定型(microsatellite instability,MSI),組織學(xué)表型歸為I型EC,預(yù)后較好。Kandoth等[28-29]證明ESR1和PGR參與調(diào)節(jié)真核生物基因表達(dá),影響細(xì)胞增殖和分化,表達(dá)陽性多見于I型EC,采取內(nèi)分泌靶向治療后預(yù)后良好,但表達(dá)陰性患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)增高且預(yù)后變差。

多項(xiàng)研究探討L1CAM的致癌機(jī)制,發(fā)現(xiàn)其在包括SEC和透明細(xì)胞癌在內(nèi)的高級別EC中表達(dá)升高,調(diào)控細(xì)胞黏附、誘導(dǎo)EMT、淋巴脈管浸潤并預(yù)測不良預(yù)后,L1CAM是迄今為止發(fā)現(xiàn)的預(yù)測復(fù)發(fā)和死亡最敏感的預(yù)后因子[30-31]。在FBXW7突變的高危型EC中,L1CAM與癌細(xì)胞增殖、遷移、運(yùn)動和細(xì)胞連接等惡性行為有關(guān),表達(dá)增加導(dǎo)致OS和無病生存期下降[30],還可用作單克隆抗體、放射免疫等治療的優(yōu)勢靶點(diǎn)[32]。

2.3.2 血液標(biāo)本 MUC16和WFDC2是EC最具診斷和預(yù)后價值的血液標(biāo)志物,最初MUC16是用于卵巢癌診斷的上皮性抗原,后來發(fā)現(xiàn)也具有EC診斷和預(yù)測淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的價值[2,33]。WFDC2預(yù)測淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和肌層浸潤情況,現(xiàn)將兩者聯(lián)合檢測可明顯提高預(yù)后判斷的靈敏度和一致性[2,34]。Uyar等[35]假設(shè)手術(shù)前后患者血液蛋白質(zhì)變化是由腫瘤存在引起的,對比術(shù)前和術(shù)后血液蛋白質(zhì)組學(xué)差異,識別反映手術(shù)相關(guān)的特定蛋白質(zhì),發(fā)現(xiàn)FAM83D僅在手術(shù)前的血液樣本中存在,表達(dá)強(qiáng)度與分級和分期呈正相關(guān),隨著FAM83D表達(dá)增加,患者DFS和OS均降低,因此FAM83D可能是EC的預(yù)后靶點(diǎn)。蛋白質(zhì)標(biāo)志物參與惡性行為的概括詳見下頁表2。

3 總結(jié)與展望

本文對比了蛋白質(zhì)組學(xué)研究中不同標(biāo)本的優(yōu)缺點(diǎn),提出從最常見的病理活檢或手術(shù)切除標(biāo)本中篩選出潛在標(biāo)志物,接下來在體液中(如血液或?qū)m腔灌洗液)驗(yàn)證其表達(dá)與EC的相關(guān)性,將有創(chuàng)檢查轉(zhuǎn)化為無創(chuàng)或微創(chuàng)操作,表2中黑體部分為參與惡性行為超過5項(xiàng)或在多項(xiàng)研究中被提及的標(biāo)志物,未來可開展大規(guī)模、多中心的臨床試驗(yàn)鑒定其臨床應(yīng)用價值。其次,文中提及的部分標(biāo)志物,如MUC16和WFDC2作為血液標(biāo)志物已在臨床廣泛應(yīng)用;CTNNB1、PTEN和TP53等用于TCGA分子分型;MMP9、KPYM與CTNNB1、XPO2、CAPG等兩組標(biāo)志物具有診斷價值,可進(jìn)一步明確臨床實(shí)用性;其余多數(shù)研究尚處于前期試驗(yàn)階段,未來可開展臨床課題驗(yàn)證其可靠性,檢測其表達(dá)將改變現(xiàn)行的診療標(biāo)準(zhǔn),可更早期、精準(zhǔn)地預(yù)測腫瘤進(jìn)展,在疾病早期采取干預(yù)措施,減少不必要的侵入性檢查和手術(shù),減輕患者的痛苦和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

本文探討了利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)篩選EC生物標(biāo)志物的研究進(jìn)展,甄選已被證實(shí)參與EC發(fā)生和進(jìn)展的蛋白質(zhì)陣列,按照參與的惡性生物學(xué)過程進(jìn)行歸類,為后續(xù)蛋白質(zhì)組合研究提供有參考意義的科學(xué)數(shù)據(jù),并探究不同生物標(biāo)本的優(yōu)缺點(diǎn),為未來開發(fā)簡單、易操作的檢測技術(shù)奠定基礎(chǔ)。隨著組學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和完善,將來有望整合基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)及免疫組學(xué)等多組學(xué)研究,全面闡明EC的病因?qū)W和病理機(jī)制,并針對發(fā)病機(jī)制實(shí)施以靶向治療為主的綜合管理措施,為精確篩檢、精準(zhǔn)施治進(jìn)而治愈癌癥患者創(chuàng)造希望和契機(jī)。

作者貢獻(xiàn)聲明:馬建紅參與相關(guān)文獻(xiàn)的收集、整理及論文撰寫;高亞婷、馬怡彤參與文獻(xiàn)的篩選、整理及分析;劉暢為項(xiàng)目構(gòu)思者及負(fù)責(zé)人,指導(dǎo)寫作及論文修改。

利益沖突作者聲明無任何利益沖突。