成年期胶质瘤约占恶性原发性脑肿瘤的80%，发病率约为每10万人中就有5例。成人弥漫性胶质瘤根据组织形态学和分子特征进行分类，包括异柠檬酸脱氢酶（IDH）突变和1p/9q共缺失。大多数IDH野生型胶质母细胞瘤患者在诊断后15-18个月死亡。近些年，高级别神经胶质瘤的治疗仍没有取得重大突破，胶质瘤的分类和未来治疗的细胞靶点依旧不清楚。

2023年，德国马克斯普朗克生物化学研究所的Bader JM,等在Cell Reports Medicine发表了题为“Regulation of hyperoxia-induced neonatal lung injury via post-translational cysteine redox modifications”的文章。该研究通过FFPE蛋白质组和磷酸化蛋白质组分析揭示了异柠檬酸脱氢酶野生型神经胶质瘤（IDHmut）的两种亚型，包括有氧/无氧能量代谢，并且进一步验证了这一结果，这对神经胶质瘤患者分层和治疗具有广泛的意义。

英文题目：Proteomics separates adult-type diffuse high-grade gliomas in metabolic subgroups independent of 1p/19q codeletion and across IDH mutational status（Cell Reports Medicine, IF=14.3, 2023）

中文题目：蛋白质组学在独立于1p/19q缺失和IDH突变状态的代谢亚组中分离成人型弥漫性高级别胶质瘤

样本类型：IDH野生型（IDHwt）神经胶质瘤、IDH突变体（IDHmut）胶质瘤（有和没有1p/9q共缺失）、非肿瘤对照的42个FFPE样品

组学技术：FFPE蛋白质组、磷酸化蛋白质组、DNA甲基化

研究思路

图1 研究思路图（图源：Bader JM et al., Cell Rep Med, 2023）

研究结果

1. 磷酸化蛋白质组和FFPE蛋白质组

为了研究卵巢癌的亚型，本研究通过FFPE蛋白质组和磷酸化蛋白质组共鉴定出5724个蛋白质和5212个高可信度磷酸化位点，并根据聚类分析和主成分分析将主要的差异蛋白与生物学途径关联起来。结果表明，IDHwt胶质瘤与IDHmut胶质瘤分离，IDHwt蛋白质组富含与炎症相关的蛋白质、MCM复合DNA聚合酶等，但是透明质酸低，这与神经胶质瘤恶化程度增加有关。同时，IDHmut胶质瘤可重复地分为两个不同的簇，称它们为HGG-IDHmut-A和HGG-IDHmut-B。HGG-IDHmut-A它更类似于CNS ctrls，而HGG-IDHmut-B是一个更弥漫的簇，与IDHwt胶质瘤相关性最高（图2）。

图2 FFPE蛋白质组和磷酸化蛋白质组概述（图源：Bader JM et al., Cell Rep Med, 2023

2. HGG-IDHmut-A/B的差异反映了染色体和线粒体的畸变

前期分析中排除了研究组的系统性偏差，接下来进一步探究先前描述的癌症相关染色体畸变是否可以在肿瘤样本的蛋白质组中检测到。结果表明，检测到的蛋白质几乎均匀分布在整个蛋白组中，跨组织样本的聚类分析揭示了蛋白质组的聚类模式。根据1p/19q状态，codel样本中1p/19q编码蛋白的丰度显著降低，而HGG-IDHmut-A/B组显示出不同的染色体臂编码蛋白质组，HGG-IDHmut-B中mtDNA编码的蛋白质丰度显著降低，这种趋势在核基因组编码的线粒体呼吸链复合蛋白中也很明显，但线粒体核糖体蛋白中1p/19q共同缺失状态没有表现出这些线粒体异常（图3）。

图3 HGG-IDHmut-A/B的差异反映了染色体和线粒体的畸变

3. HGG-IDHmut-A/B分层与不同的代谢特征相关

HGG-IDHmut-A和-B之间线粒体呼吸链蛋白的不同丰度促使我们更详细地研究代谢变化。呼吸链复合物和三羧酸(TCA)循环蛋白在IDHwt和HGG-IDHmut-B中的丰度较低。并且在糖酵解中，HGG-IDHmut-B再次表现出与IDHwt相似的蛋白质和磷酸酯分布。同样，与HGG-IDHmut-A相比，IDHwt和HGG-IDH-mut-B中线粒体ATP酶抑制剂ATPIF1上pS39位点的丰度较低。总之，HGG-IDHmut-B显示了糖酵解活性增加的分子特征，HGG-IDHmut-A显示了氧化磷酸化增加的分子特征，与1p/19q共缺失无关（图4）。

图4 IDHmut肿瘤代谢相关蛋白质组差异

4. 与1p/19q共缺失相比，基于蛋白质组的亚分层与注释的肿瘤抑制因子和驱动因子的分布相关行更高

接下来，研究者们分析了神经胶质瘤中注释的肿瘤抑制因子和癌蛋白。主成分分析分离了IDHwt、HGG-IDHmut-A和HGG-IDHmut-B样本，但没有分离1p/19q共缺失状态。HGG-IDHmut-B信号与IDHwt信号很相似，但1p/19q共缺失状态与统计上的显著差异无关。 关于肿瘤抑制因子，结果发现部分仅在IDHwt或HGG-IDHmut-B中特异性下调，也有一些在两者中均下调。 并且HGG-IDHmut-B和HGG-IDHmut-A显示了肿瘤抑制因子和癌蛋白磷酸化位点丰度的强烈变化，与1p/19q共缺失状态无关（图5）。

图5 IDHwt的亚分层与肿瘤抑制因子、癌蛋白和磷酸化水平的改变有关

5. HGG-IDHmut-A/B差异在不同的研究中非常明显

为了验证上述结果，本研究重新分析了三个蛋白质组学数据集。与之前研究高度一致的是，在其他三项研究中，参与糖酵解、TCA循环、氧化磷酸化的代谢蛋白在数量上非常一致（图6）。

图6 HGG-IDHmut-A/B与其他三项神经胶质瘤研究的蛋白质组数据的比较

拜谱生物小结

本研究对神经胶质瘤FFPE样本进行了蛋白质组学和磷酸蛋白质组学的数据集分析，表明IDHmut胶质瘤可以分为两个蛋白质组亚型，具有不同的能量代谢，总体上比1p/19q共缺失引起的差异更大。并且这种差异出现在四项独立研究种，不仅独立于1p/19q，而且跨越IDHmut状态。石蜡切片作为医学中的常见样本，具有重要研究价值。针对石蜡切片样本的特性，拜谱生物超高深度FFPE蛋白质组产品在多次不同样本测试均可实现单针8000+的蛋白检出。高深度的蛋白检出可以充分利用罕见疾病或肿瘤等FFPE样本，实现大队列样本回顾性研究、疾病诊断分型、治疗靶点筛选、多组学联合分析等丰富的研究应用！欢迎大家咨询！

参考文献：

Bader JM, Deigendesch N, Misch M, et al. Proteomics separates adult-type diffuse high-grade gliomas in metabolic subgroups independent of 1p/19q codeletion and across IDH mutational status. Cell Rep Med. 2023 Jan;4(1):100877. doi: 10.1016/j.xcrm.2022.100877.