蛋白质组定量技术应用案例——
【Cancer Cell】脂肪肝向肝癌的转化：mTORC2在从中作祟
肝癌是全球第五大癌症，在我国，肝癌也是高发癌种，且预后差。非酒精性脂肪肝是肝癌的危险因素之一，它会向脂肪性肝炎发展，最后发展为肝癌。2017年12月， 瑞士巴塞尔大学的Michael.N.Hall教授带领的团队在Cancer cell 上发表最新研究成果，他们利用磷酸化富集Label free定量、DIA全蛋白质组定量技术、MRM 的靶向脂质组学以及代谢组学高通量定性和定量的优势，发现肝脏中的mTORC2信号能促进脂肪酸、神经鞘脂类、甘油磷脂的从头合成，导致脂肪肝向肿瘤的发展。mTORC2可能成为肝癌治疗的新靶点。
Michael.N.Hall 教授
为研究mTOR信号在癌症中的作用，作者首先构建了肝脏特异性敲除Tsc1 以及Pten基因（两个肿瘤抑制基因）的小鼠（L-dKO）。作者发现敲除小鼠中mTORC1 和 mTORC2 信号通路被激活，与此同时，肝脏出现肿瘤，血清中与肝脏损伤相关的因子水平升高，与癌症相关的基因表达水平增加。
作者利用蛋白组学，通过非标记定量（Label-free）方法（非标记定量适合快速定量蛋白质组），比较了基因敲除小鼠4周，8周以及12周的蛋白表达谱变以及磷酸化蛋白表达谱的变化，发现在三个时间段同时上调和下调的差异蛋白参与了脂肪酸以及脂类的合成。免疫印迹（WB）及转录组学也证实了一系列和脂肪酸合成相关的蛋白的上调。
为验证上述蛋白组的发现，作者进一步利用基于MRM ( multiplereaction monitoring) 的靶向脂质组学以及代谢组学技术（组学领域高通量靶向定性、定量金标准），验证了L-dKO小鼠中脂类的变化，发现L-dKO小鼠中神经鞘脂类、甘油磷脂的从头合成确实增加，葡糖苷酰鞘氨醇、心磷脂的积累明显升高。
因此，综合label-free定量蛋白组学、MRM靶向脂质组学及代谢组学，作者认为L-dKO小鼠肝脏中mTOR信号激活，脂肪酸、脂类（葡糖苷酰鞘氨醇、心磷脂）的从头合成增加。
为研究脂肪酸、鞘脂类合成是否是肿瘤发展所必须，作者对L-dKO小鼠注射了脂肪酸及鞘脂类合成抑制剂，发现抑制剂作用的小鼠肝脏中脂滴显著降低，肿瘤也显著减少，血清中肝脏损伤因子水平也显著下降。脂质组学分析也证实药物作用后L-dKO小鼠与对照小鼠脂质图谱相似度增加。
为证实究竟是mTORC1还是mTORC2，或者两者共同控制了L-dKO小鼠中脂肪酸以及脂类的合成，作者对L-dKO小鼠分别注射了mTORC1抑制剂，以及mTORC1 和mTORC2的双重抑制剂。研究发现同时抑制mTORC1 和mTORC2，与脂肪酸合成相关的蛋白表达降低，甘油三酯水平也降低。而单独抑制mTORC1，脂肪酸合成以及甘油三酯水平并没有受到影响。L-Tsc1 KO小鼠（mTORC1 激活小鼠）也证实了与脂肪酸合成相关的蛋白酶并没有发生变化。作者又将L-dKO小鼠中mTORC2 的关键成分Rictor敲除，结果发现，敲除小鼠肿瘤压力降低，与脂肪酸、神经鞘磷脂类、心磷脂合成相关的蛋白、甘油三酯水平均降低。脂质组学分析发现，葡糖苷酰鞘氨醇、心磷脂水平降低，说明确实是mTORC2激活脂肪酸以及脂类的合成。
作者又对临床样本进行了研究。作者对18例肝癌病人的肿瘤及非肿瘤穿刺样本进行了基于HRM技术（DIA/SWATH）的蛋白组学分析 （HRM技术适合定量大量生物学个体组织、体液样本），其中12例病人肝癌发生于脂肪肝，剩余6例病人来源于病毒感染。作者首先利用混合样品，采用DDA技术建立了蛋白搜库所需的library，通过QExactive质谱分别采集18例样本的蛋白信息，采用Spectronaut 软件对结果进行定量分析，在个体水平，比较了肿瘤及非肿瘤蛋白图谱在人群中的差异。有趣的是，来源于脂肪肝的肝癌患者，其脂肪酸以及脂类合成的蛋白酶水平非常高，而病毒感染的肝癌病人，其水平降低或不变。上述现象提示，脂肪酸合成及脂肪生成的上调可能促进脂肪肝的发展以及其向肝癌的转化。
至此，作者的研究也就做完了，总结一下，本文作者构建了mTOR依赖的肝癌小鼠模型（L-dKO），结合临床病例，巧妙利用蛋白组学、脂质组学、代谢组学等手段，揭示了mTOR2可能是脂肪肝向肝癌的发生的元凶，mTORC2可能成为肝癌治疗的新靶点。
该实验由于完成时间较早，故使用了5种以上的蛋白质组定性定量分析软件才完成了这个实验的数据分析。对于当下，无论DDA非标定量还是DIA非标定量，均已经达到了相当成熟的阶段。采用易算的蛋白质组定量方案则仅需要2款软件PEAKS+Spectronaut Pulsar即可完成定性定量分析，利用易算与赛默飞世尔合作推出的iOmics分析平台即可快速完成数据统计分析及功能注释。
matchOmicsolution致力于蛋白质组学新技术、新方法在中国的推广和实践。我们团队成员拥有超过10年的蛋白质组学信息技术、仪器技术和实验技术经验。与赛默飞世尔蛋白质组学团队紧密合作，为国内蛋白质组学实验室快速吸收、发展国际先进软硬件技术保驾护航。
同时我们拥有行业最先进的Thermo Scientific™ Q Exactive™质谱仪，Orbitrap Fusion™ Tribrid™质谱仪等分析平台，可满足客户的不同需求。
目前我们的团队成员来自于复旦大学蛋白质组学中心、中科院上海生命科学研究院等院校机构，从2005年起就从事蛋白质组学及信息学研究，我们的技术团队经验丰富、创新进取，紧跟学术界最新发展。
更多蛋白质组学技术信息请参阅我们的官方网站：
www.omicsolution.com
若有任何疑问，欢迎邮件或来电咨询：
marketing@omicsolution.com
support@omicsolution.com
+86-18516591405
版权所有：OmicSolution