整合蛋白质基因组学解析胶质母细胞瘤演变：为个性化治疗策略突破瓶颈

《ASCO Daily News》：Integrated Proteogenomic Characterization of Glioblastoma Evolution: Overcoming Barriers to Develop Personalized Treatment Strategies

胶质母细胞瘤治疗效果差、患者生存期短，关键在于对其蛋白质组和空间组织层面的生物演变认识不足。研究人员开展整合蛋白质基因组学（proteogenomics）特征研究，发现可用于分层患者、定制疗法，为攻克这一难题带来希望。

　　尽管在分子和基因组分析方面取得了进展，但胶质母细胞瘤患者的中位总生存期自诊断起仍不足 2 年。它依旧是最难治疗的恶性肿瘤之一，具有显著的肿瘤异质性，且肿瘤微环境具有免疫抑制性，其中肿瘤相关巨噬细胞会使胶质瘤浸润的 T 细胞趋于终末耗竭状态，限制了它们的抗肿瘤能力。治疗策略进展缓慢的另一个原因是，人们对胶质母细胞瘤复杂的生物演变缺乏全面理解，尤其是在蛋白质组和空间组织层面。

蛋白质基因组学：肿瘤生物学的整体视角
整合蛋白质基因组学特征分析正逐渐成为一种将中心法则 —— 基因组学、转录组学和蛋白质组学联系起来的方法，有助于更全面地理解肿瘤，推动精准治疗。蛋白质基因组学将基因组表达的蛋白质组数据与基因组和转录组分析相结合，从多个维度理解肿瘤生物学。虽然基因组测序已识别出关键驱动突变，如 EGFR（表皮生长因子受体）扩增、PTEN（磷酸酶及张力蛋白同源基因）缺失以及 TERT（端粒酶逆转录酶）和 TP53 突变，但越来越明显的是，仅靠基因组改变无法完全解释包括胶质母细胞瘤在内的癌症的临床特征。蛋白质组学能深入了解翻译后修饰（PTMs）、蛋白质 - 蛋白质相互作用和信号通路激活等影响临床特征、肿瘤进展、异质性和治疗抵抗的因素。

实际上，基于液相色谱 - 质谱（LC - MS）的蛋白质基因组学研究表明，胶质母细胞瘤标志性的基因组异质性延伸到了蛋白质组多样性。其他研究利用 LC - MS 通过直接分析和比较胶质瘤局部环境与外周区域的血液蛋白质组，来描述胶质瘤特异性蛋白质，这是一种发现可作为免疫疗法靶点的胶质瘤相关蛋白的方法。肿瘤内部和不同肿瘤之间的蛋白质表达及通路激活差异，可能凸显了胶质母细胞瘤细胞逃避治疗的适应性机制。这些发现强调了针对基因组功能输出而非仅依赖基因组改变的重要性。

利用蛋白质基因组学的研究确定了新的联合治疗方向，以针对多种适应性机制并减轻耐药性。例如，在复发性胶质母细胞瘤中 DNA 损伤反应通路上调和代谢重编程期间，或在将组蛋白去乙酰化酶抑制剂伏立诺他与 PD - 1 阻断剂联合使用时（如在 NCT03426891 研究中探索的那样）；然而，这些技术仍相对较新。基础科学、技术发现与它们转化为临床试验和实践之间存在差距，这凸显了持续开展转化研究和验证以弥合这一差距的必要性。

另一个重要的考虑因素是，仅依赖基因组数据而不考虑实际产生的蛋白质，可能会导致对肿瘤突变负荷（TMB）的错误解读。事实上，胶质母细胞瘤治疗面临的一个重大挑战是其在治疗压力下的动态演变能力。标准治疗手段，如手术、放疗，尤其是替莫唑胺化疗，往往会促使肿瘤适应，导致产生耐药、更具侵袭性的亚克隆，以及替莫唑胺诱导的高突变状态。虽然最初认为较高的 TMB 能产生新抗原并改善免疫治疗反应，但替莫唑胺诱导的高突变通常是非抗原性的（即不会产生抗原性蛋白质）。矛盾的是，复发时 TMB 极低的肿瘤对免疫治疗的反应反而更好。

蛋白质基因组学对于理解胶质母细胞瘤演变至关重要的另一个例子涉及调节蛋白质功能、稳定性和相互作用的 PTMs。这些修饰影响肿瘤进展、治疗抵抗和免疫逃逸等关键过程。通过将 PTMs 的蛋白质组数据与基因组和转录组学的见解相结合，研究人员可以识别新的治疗靶点和用于患者分层的生物标志物。

未来方向和有前景的技术
蛋白质基因组学不仅有助于理解肿瘤生物学，还能提供可行的临床干预措施。通过识别患者特异性的蛋白质基因组学特征，临床医生可以将患者分为不同的分子亚组，从而实现定制化治疗。蛋白质基因组学还能优化治疗反应的预测生物标志物，如识别免疫治疗和靶向治疗的候选对象。此外，蛋白质基因组学有助于药物研发和重新利用，例如对基因组中完整的蛋白激酶集合（激酶组）进行分析，可识别过度激活的激酶以及针对关键信号节点的小分子抑制剂。这些发现凸显了蛋白质基因组学将生物学发现转化为临床应用的潜力。

尽管前景广阔，但将蛋白质基因组学整合到临床实践中仍面临挑战。LC - MS 和单细胞蛋白质组学等技术的复杂性和成本限制了它们的广泛应用。产生的大量数据需要先进的生物信息学工具和专业知识，这进一步增加了临床应用的难度。此外，蛋白质基因组学景观的动态特性要求有强大的纵向采样和分析框架。不过，像美国国家癌症研究所的临床蛋白质组肿瘤分析联盟等举措正在规范工作流程，以促进数据共享，缩小研究与应用之间的差距。

空间蛋白质组学：解析细胞组织的作用
空间组学技术正在彻底改变人们对原位生物相互作用的理解。靶向空间蛋白质组学技术将空间生物学与蛋白质基因组学相结合，为理解生物学和推进精准肿瘤学提供了互补的视角。特别是，空间组学通过揭示突变的有无、转录本丰度、PTMs 或细胞群体，以及这些细胞的空间组织及其协调相互作用如何导致癌症的不同反应，增强了人们对肿瘤生物学的多尺度认识。虽然像 CODEX（索引共检测技术）这样的新技术适用于空间分析，但像 LC - MS 这样的靶向方法能提供基于无偏发现的蛋白质组学分析，包括对组织内分子、细胞状态、细胞类型和网络相互作用的详细分析。将这些技术结合起来，有望融合空间和定量分析的优势，推动胶质母细胞瘤的研究。

结论
整合蛋白质基因组学代表了癌症研究的范式转变，为肿瘤生物学和演变提供了更全面的视角。然而，要充分发挥其潜力，需要在技术、生物信息学和合作研究方面持续投入。将蛋白质基因组学纳入前瞻性临床试验，将加速研究成果转化为治疗突破。

此外，空间蛋白质组学等技术在理解肿瘤微环境中 PTMs 的时空动态方面将发挥关键作用。这种方法将揭示 PTMs 如何驱动多形性胶质母细胞瘤细胞、肿瘤相关巨噬细胞和免疫细胞之间的相互作用，有助于设计破坏这些适应性机制的疗法。对于胶质母细胞瘤患者而言，像蛋白质基因组学这样的综合方法有助于理解疾病的生物学复杂性，让人们更接近突破这一难治性疾病的治疗障碍，开发出更个性化的治疗策略。