组织学解析蛋白质组学：揭示低级别与高级别前列腺癌的独特肿瘤及间质特征

前列腺癌（PCa）分期依赖 Gleason 评分系统，为深入了解低、高级别 PCa 肿瘤蛋白质组差异，研究人员对激光显微切割的上皮和间质亚群进行深度蛋白质组分析。结果发现两者在肿瘤上皮和间质有独特改变，这为 PCa 治疗研究提供方向。

　　前列腺癌是男性常见癌症之一，2025 年美国预计有 313,780 例新发病例和 35,770 例死亡病例。目前，前列腺癌的分期主要依据美国癌症联合委员会的 TNM 系统，其中 Gleason 分级组（GG）和血清前列腺特异性抗原（PSA）定量起着关键作用。Gleason 评分通过对肿瘤标本的组织学评估和 PSA 水平定量来判断肿瘤的恶性潜能，如 GG 1 的肿瘤恶性潜能低，无需立即治疗，而 GG 5 的肿瘤则具有高进展和转移倾向。

然而，现有的 Gleason 评分系统存在一定局限性。虽然前列腺间质在肿瘤恶变和疾病进展中的作用已被广泛认知，但当前的评分系统主要针对肿瘤上皮成分，对 “反应性间质” 的评估不足。而且，以往研究对低级别和高级别前列腺癌肿瘤细胞亚群的蛋白质组差异研究尚不充分。为了更深入地了解前列腺癌的发病机制，找到更有效的治疗靶点，来自多个研究机构的研究人员开展了一项深入研究。

该研究由多个机构合作完成，包括 Inova Women’s Service Line、Uniformed Services University 等。研究人员通过对手术切除的前列腺癌组织标本进行深度蛋白质组学分析，旨在揭示低级别（Gleason 6）和高级别（Gleason 9）前列腺癌在蛋白质组水平上的差异。

研究人员首先获取了 38 例手术切除的福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）肿瘤标本，这些标本来自 30 位接受根治性前列腺切除术的患者。由专业病理学家依据国际泌尿病理学会（ISUP）指南对标本进行评估，标注出 Gleason 6 或 9 的感兴趣区域，用于后续的激光显微切割（LMD）富集。

接着，利用 LMD 技术分别富集肿瘤上皮（ET）、良性上皮（BE）、肿瘤相关间质（ES）和良性间质（BS）。然后，对富集的样本进行消化、定量和标记，采用等压串联质谱标签（TMT11）进行标记。标记后的样本经碱性反相液相色谱（bRPLC）分离，再通过液相色谱 - 串联质谱（LC - MS/MS）进行分析。最后，运用生物信息学和统计学方法对数据进行处理和分析，包括无监督层次聚类分析、差异分析、功能通路注释等。

研究结果表明：

1. LMD 富集的 TME 亚群呈现 Gleason 评分特异性分子谱：在所有样本中，共测量到 8,010 种上皮蛋白和 6,326 种间质蛋白。无监督层次聚类分析显示，ET 在 Gleason 6 和 Gleason 9 标本中均能与 BE 独立聚类，而间质样本（ES 和 BS）的聚类则主要受肿瘤累及情况影响。差异分析发现，Gleason 6 与 Gleason 9 标本的 ET 中分别有 789 种和 1,244 种显著改变的蛋白质；ES 中分别有 295 种和 1,332 种显著改变的蛋白质。而在 BE 和 BS 中，Gleason 6 与 Gleason 9 样本间仅有少量显著改变的蛋白质。
2. 肿瘤相关间质对疾病发展和进展的独特意义：在 Gleason 9 的 ES 与 BS 之间存在 1,332 种显著改变的蛋白质，而 Gleason 6 的 ES 与 BS 之间无显著改变。Gleason 9 ES 相对于 BS，在胆固醇生物合成、核苷酸代谢等多个通路中存在显著富集。例如，胆固醇生物合成相关蛋白在 Gleason 9 ES 中富集，而在肿瘤上皮中，胆固醇生物合成通路在 BE 中相对 ET 更为活跃。在核苷酸代谢方面，Gleason 9 ES 中与嘧啶和嘌呤从头合成相关的通路富集，而 Gleason 9 ET 中仅嘧啶核糖核苷酸挽救通路富集，Gleason 6 ET 中则是与核苷酸代谢和挽救相关的通路富集。
3. 分子改变与既往研究的相关性：该研究中观察到的蛋白质组改变与之前的研究具有正相关性。例如，与 Staunton 等人研究中 LMD 富集的细胞亚群的蛋白质组和 / 或转录组特征相比，本研究中 Gleason 6 ET 与 Gleason 9 ET 的蛋白质显著共改变，呈现强正相关（Spearman ρ = 0.724，p < 0.001）。
4. 免疫浸润差异：免疫浸润分析显示，大部分差异丰富的免疫细胞群在 Gleason 6 组织的 LMD 富集样本中相对于 Gleason 9 更高。如 CD8⁺幼稚 T 细胞、Th2 细胞等在 Gleason 9 ET 中显著升高；Th1 细胞、CD4⁺记忆 T 细胞等在 Gleason 9 ES 中升高。总体而言，LMD 富集样本中的免疫细胞浸润水平较低。
5. 肿瘤上皮中类固醇激素通路相关蛋白的表达：对与雄激素受体（AR）信号、雄激素代谢和生物合成以及 CYP450 家族蛋白相关的分析发现，AR 等相关蛋白在 Gleason 6 和 Gleason 9 的 ET 中的丰度无显著差异，但 CYP27A1 在 Gleason 9 ET 中的丰度显著低于 Gleason 6 ET。

研究结论和讨论部分指出，本研究对高级别和低级别前列腺癌肿瘤微环境中的上皮和间质亚群进行了深度蛋白质组学表征。研究发现，Gleason 6 和 Gleason 9 肿瘤之间的差异主要存在于肿瘤微环境（ET 和 ES）中，良性细胞亚群（BE 和 BS）在两者之间无显著改变。Gleason 9 ES 中存在许多独特的改变，这表明其对疾病的发展、进展和侵袭性具有独特贡献。

在胆固醇代谢方面，Gleason 9 间质中胆固醇生物合成的富集可能为前列腺癌细胞的增殖提供刺激，因为胆固醇可通过低密度脂蛋白受体（LDLR）进入细胞质，再进入细胞核，与细胞周期蛋白 E 表达增加和肿瘤细胞增殖相关。这提示在前列腺癌治疗中，可进一步研究同时使用雄激素剥夺疗法（ADT）和他汀类药物来降低间质胆固醇池的作用，同时对肿瘤微环境的上皮和间质进行独立的蛋白质组分析。

在核苷酸代谢方面，Gleason 9 肿瘤细胞可能依赖间质脱氧核苷三磷酸（dNTP）储备的挽救来满足复制需求，而核苷酸缺乏会导致复制应激和 DNA 损伤，这是晚期前列腺癌的病理基因组特征。因此，未来研究可探索针对间质 dNTP 储备和肿瘤细胞核苷酸挽救通路的药物的临床疗效，同时考虑化疗和免疫疗法的联合使用。

此外，本研究中 Gleason 9 ET 中 CD8⁺幼稚 T 细胞和 Th2 细胞特征的富集，以及 Gleason 9 ES 中 CD4⁺记忆 T 细胞和 Th1 细胞特征的富集，支持了 T 细胞促进免疫疗法在前列腺癌治疗中的积极作用，这与之前的临床试验结果一致。目前已有三种 FDA 批准的免疫疗法可用于晚期前列腺癌患者，如 Sipuleucel - T、Pembrolizumab 和 dostarlimab。

综上所述，该研究通过对前列腺癌肿瘤微环境中不同细胞亚群的蛋白质组分析，揭示了低级别和高级别前列腺癌的独特特征，为前列腺癌的治疗和研究提供了新的方向和潜在靶点，具有重要的临床意义和研究价值。该研究成果发表在《Clinical Proteomics》上，为该领域的进一步研究奠定了基础。