综合学术报告

这项研究题为“Proteogenomic characterization of small cell lung cancer identifies biological insights and subtype-specific therapeutic strategies”，由Qian Liu、Jing Zhang、Chenchen Guo等人领衔完成，研究团队主要来自上海同济大学附属肺科医院、上海药物研究所、中华医学会等多个机构。该研究发表在国际著名期刊《Cell》上，文章编号为187卷184-203页，发布日期为2024年1月4日，出版商为Elsevier。

背景与研究目的

小细胞肺癌（Small Cell Lung Cancer, SCLC）作为全球癌症相关死亡的主要原因之一，占所有肺癌类型的15%。这种癌症具有极强的侵袭性、转移能力和治疗抵抗性，5年生存率仅为5%，是肺癌中最致命的亚型。相比非小细胞肺癌（Non-Small Cell Lung Cancer, NSCLC），小细胞肺癌在分子病理学、生物学特性和治疗选择上显得独特。然而，尽管近年来针对非小细胞肺癌的靶向治疗和免疫治疗取得了显著进展，小细胞肺癌患者的生存率却几乎没有改善，依然处于精准医学和靶向治疗的边缘。

虽然SCLC的基因组研究揭示了TP53和RB1失活的高发生率，但单纯的突变分析难以划分分子亚型，也难以识别针对性的治疗靶点。此外，由于SCLC样本的稀缺性，特别是在蛋白质水平上的系统研究不足，对疾病的分子基础理解依然有限。本研究的目的是通过多组学（proteogenomic）分析揭示小细胞肺癌的生物学本质，为分型治疗和临床应用提供数据支持。

研究方法和流程

研究团队基于小细胞肺癌与邻近正常组织的配对样本展开全面的蛋白基因组学分析，该研究包括以下关键步骤：

样本收集与前期处理

本研究共纳入112例未接受治疗的中国SCLC患者的原发瘤样本及配对的临近正常组织（normal adjacent tissue, NAT），所有样本均采集自外科手术切除。样本经过冷冻研磨后分为多个组学分析子集，包括： - 全外显子测序（Whole-Exome Sequencing, WES），分析体细胞突变和拷贝数变异； - RNA测序（RNA-Seq），用于研究基因转录水平； - 基于TMT（Tandem Mass Tag）的蛋白质组学及磷酸化蛋白质组学，用于蛋白表达及磷酸化位点的定量。

多组学数据整合分析

• 在基因组水平，研究团队通过112例肿瘤和正常对照样本鉴别了28,471个非同义体细胞突变及27,080个体细胞拷贝数变异（SCNA）。
• 在蛋白质组学水平，研究团队鉴定了11,209种蛋白质以及62,881个可靠定位的磷酸化位点。
• 实验设计尤其注重数据的技术质量和重现性，采用相关性指标评估数据一致性。

转录后及蛋白层面的研究

研究利用基因组数据（包括TP53、RB1等经典基因的突变和拷贝数变异）与蛋白和mRNA浓度分析之间的相关性，挖掘cis和trans效应的具体生物学机制。研究团队设计了生物信息学算法和新的分析模型，用于识别SCLC特异性蛋白表达及突变影响。

免疫微环境与分型

研究通过估算免疫评分和免疫细胞浸润的数据，对SCLC的免疫微环境和NE评分（神经内分泌评分）进行特征分类，并结合多组学谱系分析对患者进行亚型聚类。

主要研究结果

1. SCLC的遗传变异和突变特征

研究验证了TP53（72%）和RB1（56%）失活是小细胞肺癌中最为常见的遗传事件，并发现只有8%的患者在基因水平未出现这两个基因的改变。此外，与西方人群相比，中国SCLC患者中TP53突变率较低，同时出现较高的ZFHX3突变率（19%），提示了特定种族或临床因素可能影响SCLC突变谱。

2. SCLC的分子亚型及相关生物学特征

通过多组学数据无监督聚类分析，将112例SCLC样本分为四个亚型（NMF1-NMF4）：
- NMF1亚型：与细胞周期、DNA修复及NE标志物相关联，表现出高增殖率与复制压力； - NMF2亚型：DLL3蛋白水平高，伴随低Notch相关基因表达，可能是DLL3靶向治疗的理想候选； - NMF3亚型：表现出较高的上皮间质转化（EMT）和RTK信号活性； - NMF4亚型：MYC高表达，伴随重要转录因子Pou2f3驱动的非NE特性。

3. 蛋白表达和功能分析

研究发现SCLC标志性蛋白中，包括STMN1、PCNA与HMGB3在内的DNA损伤修复和细胞迁移相关蛋白显著上调。重点研究了HMGB3的功能，发现其可通过调控黏附连接相关基因促进SCLC细胞的迁移。此外，CASP10低表达与更差的患者预后相关。

4. 免疫特征分析与ZFHX3突变关联

绝大多数SCLC样本属于冷免疫（immune-cold）类型，与更高的神经内分泌特征相关。而带有ZFHX3突变的肿瘤样本免疫特征更为活跃，具有更高的免疫评分、TMB（肿瘤突变负荷）及MHC分子表达，提示ZFHX3突变可能是免疫治疗的潜在生物标志物。

5. 亚型特异性治疗易感性

研究提出并验证了针对各亚型的潜在治疗策略的合理性： - NMF1亚型表现为对ATR和TOP1抑制剂敏感； - NMF2亚型或可从DLL3靶向药物中获益； - NMF3亚型中RTK抑制剂（例如Anlotinib）对PDTX模型肿瘤生长有明显抑制； - NMF4亚型展示了对AURKA/B抑制剂高度敏感的可能性。

总结与研究意义

这项研究首次通过多组学方法对中国小细胞肺癌患者进行大规模的蛋白基因组学整合分析，自底层揭示了SCLC的分子特征和生物学动态，具有以下几点重要价值： 1. 系统性描绘了SCLC患者的蛋白组、转录组和基因组景观，为相关研究提供了宝贵资源； 2. 通过明确的分子亚型划分，为制定个体化治疗策略提供了科学依据； 3. 发现了关键的预后生物标志物（如HMGB3和CASP10），这些发现可能对改善临床诊断和治疗有帮助； 4. 提议了具有特异性的亚型导向治疗策略并通过PDTX模型验证其可行性。

未来，该研究的结果还需要在更大规模的随机对照临床试验和不同人群中得到验证，以推动小细胞肺癌患者治疗方法的发展。