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2021年TCGA還能發17+
血管侵襲（VI，Vascular Invasion）是腫瘤的重要研究方向。2021年6月份發表在Hepatology (IF=17.425)上的文章題為Genomic Analysis of Vascular Invasion in HCC Reveals Molecular Drivers and Predictive Biomarkers，該文章從多組學的角度解析了肝癌中血管侵襲事件。
前言：
VI的存在預示了HCC的侵略性腫瘤行為和不良的臨床結果。本研究用VI來評估腫瘤的基因組以闡明這種表型的關鍵分子驅動因素。轉錄和蛋白質變化的功能通路分析揭示了促進腫瘤侵襲的多種途徑和生物過程的上調，顯示了這些變化的協調影響。MYC腫瘤基因是與VI相關的mRNA、miRNA和蛋白質發生重大變化的一致的上游調節因子，作者進行了跨物種綜合分析，比較了MYC驅動的小鼠HCC和人類HCC的蛋白變化，并確定纖連蛋白是兩個物種均保守的生物標志物。
整體思路：
作者從TCGA數據集的臨床信息和基因組（結果一）、轉錄組（結果二）、蛋白質組（結果三）中挖掘肝癌VI相關的分子特征性改變。在篩選到潛在的候選基因之后，在人和小鼠HCC中進一步驗證分子標志物的可靠性（結果四）。在確定靶點之后，通過肝癌細胞系實驗驗證生物標志物在HCC中發揮的功能（結果五、六、七）。
數據來源：
TCGA HCC 數據集中未經治療的患者，包括臨床數據、處理后的基因組數據、標化后RNA-seq數據、miRNA數據、蛋白芯片數據。
結果一：血管侵襲是肝癌復發相關的預后因子
在TCHA-LIHC數據集的373個樣本中，在34.9%（n=111）的患者組織切片中觀察到了血管侵襲現象，與腫瘤分期、腫瘤TNM分級以及AFP水平均存在關聯。腫瘤復發樣本中的VI事件更容易出現，同時VI事件也預示著患者更差的生存預后情況。因此，肝癌患者當中的VI與腫瘤侵襲性行為和較差的臨床預后緊密相關。為了識別驅動人類肝癌VI事件的基因，作者發現TP53突變在VI樣本中具有較高的頻率，沒有發現可疑的拷貝數變異。這種基因型-表型之間的關聯仍需要進一步深入研究和探討。
結果二：攜帶有VI事件的HCC的轉錄圖譜
作者分析HCC-VI數據的轉錄組，識別到102個差異基因，包括92個上調基因和10個下調基因，CDC20、XPOT、sirtuin 7、MYC和HOXD13等基因作為潛在的風險驅動基因被識別出來。基因功能富集分析發現與其相關的肝癌signature。作者繼續對miRNA數據進行差異分析，識別到20個上調和47個下調miRNA，作者挑選了Top 10 miRNA及其靶基因進行展示，大部分都是第一次被發現會促進肝癌VI。
結果三：HCC-VI 的蛋白質改變及其功能評估
前兩個結果分別從表型與基因組、轉錄組層面描述了HCC VI的分子改變，作者緊接著觀察分析了蛋白質層面的變化。在總共219個蛋白質數據中，87個蛋白都有顯著差異，Top 10的蛋白質包括細胞粘附、細胞自噬和代謝相關的功能。功能通路分析顯示細胞活性、細胞遷徙、細胞增殖、血管生成等通路都顯著上調，細胞自噬、衰老都是顯著下調。這些上調基因都顯示了腫瘤的侵襲的特性與表型。
結果四：跨物種的比較蛋白質譜揭示纖連蛋白作為一個侵襲性肝癌的biomarker
之前的結果發現MYC作為潛在的驅動基因，作者在小鼠模型中同樣的發現MYC基因在VI事件中的普遍性。作者系統評估了與MYC-HCC相關的蛋白質變化，發現392種上調蛋白和360中下調蛋白，整體結果顯示了人-鼠的結果一致性。
作者通過免疫熒光和免疫組化實驗驗證了纖連蛋白的結果。
結果五：纖連蛋白促進人肝癌細胞的侵襲和轉移
作者選定了2個肝癌細胞系(SKHep1和SNU182)，通過CRISPR或RNAi的方法對FN1進行驗證，結果顯示FN1會促進肝癌細胞侵襲和轉移能力。
結果六：在人肝癌組織中驗證FN1的表達水平
纖連蛋白是一種與侵入性HCC相關的保守蛋白質，在TCGA數據集中，腫瘤中的纖連蛋白表達不僅與血管入侵相關，還與更高級的腫瘤階段（P = 0.01）和更高的腫瘤等級（P = 0.08）相關。此外，FN1 mRNA表達率較高與復發、生存能力差有關。作者還從肝癌樣本公共存儲庫的人類病理蛋白圖集（HCPA）數據庫中的12個樣本評估了纖連蛋白的蛋白質表達數據，結果與TCGA數據集一致。這些數據驗證了腫瘤FN1表達與人體HCC中的VI相關聯。
結果七：纖連蛋白作為高級HCC的非侵入性生物標志物
最后，作者評估了纖連蛋白是否可以作為HCC的非侵入性血漿生物標志物。為此，作者進行了一項試驗性病例對照研究，招募HCC患者（n=35）和無HCC肝硬化患者（n=10），這些患者與肝硬化的年齡、性別、種族和病因相匹配。與肝硬化的非HCC對照組相比，HCC患者血漿纖連蛋白水平顯著升高。相比之下，另外兩種在TCGA數據集HCC組織中升高的蛋白質PAI-1和VEGFR2的血漿水平，在肝硬化患者的血漿中并沒有升高。纖連蛋白水平并沒有因病因的變化而變化，因此纖連蛋白是侵入性HCC的一種有前途的非侵入性血漿蛋白生物標志物。
參考文獻：
Genomic Analysis of Vascular Invasion in HCC Reveals Molecular Drivers and Predictive Biomarkers, 2021, Hepatology
