《Cancer Cell》期刊2025年7月14日发表的跨癌蛋白质组图谱研究（The Pan-Cancer Proteome Atlas, TCPA）是一项由荷兰阿姆斯特丹大学医学中心（Amsterdam UMC）团队与中国西湖大学（Westlake University）团队合作完成的大规模癌症蛋白质组学研究。第一作者Jaco C. Knol、Mengge Lyu等32位共同第一作者在通讯作者Connie R. Jimenez和Tiannan Guo的指导下，通过质谱技术对22种癌症类型（18种实体瘤和4种液体肿瘤）的999例样本进行了系统性分析，揭示了癌症蛋白质组的分子特征及其临床转化潜力。

学术背景

当前癌症研究主要局限于单癌种基因组学分析（如TCGA计划），而蛋白质作为功能执行分子，其动态变化难以通过基因组数据预测。尽管已有抗体阵列（如TCPA v3.0）和串联质谱标签（Tandem Mass Tags, TMT）技术用于多癌种蛋白检测，但存在通量限制和批次效应问题。本研究采用数据非依赖采集质谱（Data-Independent Acquisition Mass Spectrometry, DIA-MS）技术，首次构建了覆盖9,670种蛋白质的跨癌种资源库，旨在发现：（1）共性/癌种特异性蛋白模块；（2）新型生物标志物；（3）治疗靶点；（4）原发灶不明转移癌分类器。

研究方法与流程

1. 样本制备与质谱检测

• 样本来源：999例原发肿瘤（最小队列8例黑色素瘤，最大队列195例结直肠癌），包含新鲜冷冻（Fresh Frozen, FF）和福尔马林固定石蜡包埋（Formalin-Fixed Paraffin-Embedded, FFPE）样本，覆盖胶质瘤、食管癌等22类肿瘤。
• 技术平台：单次进样DIA-MS技术，避免样本预分级，通过液相色谱-质谱联用（LC-MS/MS）获得定量数据。质量控制采用Hela细胞系跨批次验证。
• 数据处理：使用R2平台（http://r2platform.com/tpcpa）进行标准化分析，检测到11,250个蛋白组，包括7个国际人类蛋白质组组织（HUPO）缺失蛋白质。

2. 分析流程

• 无监督聚类：通过UMAP降维和层次聚类发现实体瘤与液体瘤显著分离，且同一癌种不同实验室数据可重复性高（如前列腺癌R²>0.9）。
• 功能注释：单样本基因集富集分析（ssGSEA）验证已知生物学特征，如前列腺癌的雄激素反应信号（p=1.2×10⁻¹⁵）和肝癌的胆汁酸代谢通路。
• 共表达网络：加权基因共表达网络分析（WGCNA）识别13个模块，例如：
  • 模块5：结肠癌特异性，以CTNNB1/β-连环蛋白和GFPT1（调控糖基化）为核心，通过O-GlcNAc修饰促进胰腺癌侵袭。
  • 模块12：血液肿瘤相关，含免疫检查点蛋白PTPN6和淋巴细胞迁移调控因子DOCK2。
• 免疫浸润分析：采用ESTIMATE算法量化微环境，发现黑色素瘤为”热肿瘤”（免疫评分+2.3 SD），胰腺癌富含基质（stromal评分+3.1 SD）。

3. 生物标志物筛选

• 癌种特异性蛋白：通过差异分析筛选每种癌症前25位标志物，如：
  • 脑胶质瘤：胶质纤维酸性蛋白GFAP（log2FC=5.8）与神经发育相关新靶点ADGRL3。
  • 急性髓系白血病：髓过氧化物酶MPO（AUC=0.98）。
• 泛癌特征：实体瘤共性标志物SDC1（血浆可检）与液体瘤特征蛋白PAX5。

核心发现

1. E3泛素连接酶肿瘤特异性表达
   发现HEREC5在食管癌（log2FC=4.2）、RNF5在肝癌中高表达，为PROTAC（蛋白降解靶向嵌合体）疗法提供新靶点。

2. 结直肠癌分子分型

   • CMS分类器：基于52个蛋白的模型在CPTAC验证集中准确率72%（p<0.0001），可替代转录组分型。
   • 免疫亚型：共识聚类识别CC1（CD8+T细胞富集）与CC2（调节性T细胞主导），CC1患者无复发生存期延长40个月（HR=0.41, p=0.008）。

3. 跨癌种分类器
   使用XGBoost算法构建75蛋白分类器，在4个独立队列（含转移性卵巢癌）中AUC达0.98-1.0，对原发灶不明肿瘤诊断具临床潜力。

结论与价值

本研究建立了首个基于DIA-MS的跨癌种蛋白质组图谱，其科学价值体现在： 1. 方法学创新：单次进样策略实现高通量（>5,000蛋白/样本）、低成本（$200/样本）临床级检测。 2. 转化医学：
- 鉴定48个潜在药物靶点（如GFPT1抑制剂可用于胰腺癌）。 - 开发的分类器可指导10%转移癌的起源诊断。 3. 数据资源：开源数据库包含交互式分析模块，支持标志物查询（如E3连接酶组织分布）。

研究亮点

• 规模突破：迄今最大跨癌种蛋白质组数据集（9,670蛋白×999样本）。
• 技术创新：首次将DIA-MS应用于FFPE样本多中心研究（批次CV<15%）。
• 临床衔接：结直肠癌免疫分型的预后价值优于传统CMS系统（p=0.002）。

局限性与展望

样本量不均衡（如皮肤癌仅8例）可能影响小癌种统计效能。未来需拓展至循环肿瘤DNA（ctDNA）联合分析，并验证PROTAC靶点成药性。该研究为癌症精准医疗提供了从基础到临床的全链条解决方案。