Назад
Новое исследование, в котором анализировались уровни белков в 2 002 первичных опухолях из 14 типов рака, выявило 11 отдельных молекулярных подтипов, обеспечивая систематические знания, которые значительно расширяют доступную для поиска онлайн-базу данных, ставшую платформой для анализа раковых данных для пользователей по всему миру.
Портал анализа онкологических данных Университета Алабамы в Бирмингеме, или UALCAN, был разработан и представлен общественности в 2017 году в качестве удобного портала для анализа общераковых омических данных, включая транскриптомику, эпигенетику и протеомику. UALCAN посетили почти 920 000 исследователей из более чем 100 стран, и он был процитирован более 2 750 раз.
"UALCAN - это попытка распространить всесторонние данные о раке среди исследователей и клиницистов в удобном для пользователя формате, чтобы они могли совершать открытия и находить иголки в стоге сена", - говорит Соориянараяна Варамбалли, профессор кафедры патологии и директор программы по трансляционным исследованиям в области онкологической патологии.
"Выявление, диагностика, лечение, излечение и исследование рака требуют глобальных командных усилий, а для осмысления огромного количества данных необходим способ анализа и интерпретации этих данных".
Рак - сложное заболевание, и его возникновение, прогрессирование и метастазирование, распространение в отдаленные органы, включает динамические молекулярные изменения в каждом типе рака. У отдельных больных раком наблюдаются вариации, отличные от некоторых общих геномных событий. В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications авторы выявляют панраковые молекулярные подтипы и связанные с ними пути. Оно расширяет два ранних протеомических исследования, опубликованных в 2019 и 2021 годах.
Ранее группа проводила анализ РНК-транскриптов, предоставляя данные исследователям через UALCAN, чтобы определить, какие механизмы используют многочисленные формы рака для содействия росту, распространению и агрессивности. В этом недавнем исследовании исследователи провели и включили крупномасштабный анализ протеомики. Полученные данные и результаты дают новые идеи для дальнейших исследований и возможных терапевтических вмешательств.
Протеом - это совокупность белков, экспрессированных в клетке или ткани, которые могут быть измерены количественно с помощью последних технологических достижений в области масс-спектрометрии. В клетках ДНК создает мРНК, а мРНК - белок. Этот принцип является центральной догмой молекулярной биологии. Белки являются основными функциональными элементами клеток, играющими решающую роль в клеточном метаболизме, структуре, росте, сигнализации и движении.
Типы рака, представленные в базе протеомных данных UALCAN, включают рак молочной железы, колоректальный, желудка, глиобластому, головы и шеи, печени, аденокарциному легких, сквамозный рак легких, рак яичников, поджелудочной железы, мозга ребенка, простаты, почек и матки. Количество опухолей в каждом типе рака в исследовании варьировало от 76 до 230, в среднем 143. Удивительно, но подтипы рака, определяемые протеомом, обнаруженные в данном исследовании, охватывают все типы опухолей. Компендиум протеомных данных был получен в результате 17 отдельных исследований. Для большинства этих опухолей были доступны соответствующие мультиомические данные, включая уровни мРНК, соматические малые мутации и вставки/делеции ДНК, а также соматические изменения числа копий ДНК.
В целом, исследователи обнаружили, что белковая экспрессия генов в опухолях широко коррелирует с соответствующими уровнями мРНК или изменениями числа копий. Однако были и заметные исключения. Они выделили 11 различных протеомных подтипов раковых опухолей - от s1 до s11 - которые могут дать представление о нарушенных механизмах и процессах в опухолях, которые делают их раковыми. Каждый подтип охватывает несколько типов рака, относящихся к различным тканям, хотя подтип s11 характерен для опухолей мозга, охватывая глиобластомы и детские опухоли мозга.
В каждом подтипе экспрессировались определенные категории генов, некоторые из которых были обнаружены ранее в предыдущем, менее полном протеомном исследовании. Три подтипа показали новые категории генов: подтип s7 с генами "аксонного направления" и "связывания фризледа", подтип s10 с генами "восстановления ДНК" и "организации хроматина" и подтип s11 с генами "синапса", "дендрита" и "аксона". На уровне ДНК в исследовании подробно описаны различия между протеомными подтипами в общем изменении числа копий генов, а также соматические мутации в подтипах, связанных с более высокой активностью механизмов, о чем свидетельствуют данные протеома или транскриптома.
"Результаты нашего исследования обеспечивают основу для понимания молекулярного ландшафта рака на уровне протеома, чтобы интегрировать и сопоставлять данные с другими молекулярными коррелятами рака", - сказал Варамбалли. "Ассоциированные массивы данных и ассоциации на уровне генов представляют собой ресурс для исследовательского сообщества, в том числе помогая определить гены-кандидаты для функциональных исследований и дальнейшего поиска кандидатов в качестве диагностических маркеров или терапевтических мишеней для конкретных подгрупп раковых заболеваний".
Кроме того, это исследование подкрепляет идею о том, что раковые опухоли должны быть всесторонне исследованы на уровне белков, хотя профилирование экспрессии в опухолях исторически в основном ограничивалось уровнем транскриптов РНК". Многие анализы в этой постоянно развивающейся платформе по изучению раковых данных основаны на запросах пользователей или экспертов, и команда в долгу перед поддержкой и поощрением со стороны исследователей, которые используют эту платформу для совершения открытий, которые меняют к лучшему исследования рака".
Некоторые из больших массивов данных для сайта генерируются такими консорциумами, как The Cancer Genome Atlas, или TCGA, и Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortium, или CPTAC, Национального института рака. Прецизионное лечение рака требует выявления индивидуальных или специфических для подклассов геномных и молекулярных изменений. Обновления этого постоянно развивающегося портала были недавно опубликованы в журнале Neoplasia. В инициативе UALCAN и ее постоянном развитии участвует команда экспертов, включая биоинформатиков, компьютерщиков, статистиков, биологов-онкологов, патологов и онкологов.
"Это командный научный подход, позволяющий глобальной команде исследователей рака бороться с раком", - отметил Варамбалли.
Yiqun Zhang et al. Протеогеномная характеристика 2002 видов рака человека выявляет панраковые молекулярные подтипы и связанные с ними механизмы (аннотация).
Протеомные данные об опухолях человека, полученные с помощью масс-спектрометрии, в сочетании с соответствующими мультиомическими данными открывают возможности для систематического и панракового протеогеномного анализа.
В данном исследовании мы собрали компендиум данных протеомики 2002 первичных опухолей из 14 типов рака и 17 исследований. Экспрессия белков генов в целом коррелировала с соответствующими уровнями мРНК или изменениями числа копий (CNAs) в опухолях, но с заметными исключениями. На основе несамостоятельной кластеризации опухоли разделяются на 11 различных протеомных подтипов, охватывающих множество типов рака, относящихся к разным тканям. Два подтипа обогащены для опухолей мозга, один подтип связан с MYC, Wnt и Hippo путями и высокой нагрузкой CNA, а другой подтип связан с метаболическими путями и низкой нагрузкой CNA. Соматические изменения генов в одном из путей ассоциируются с более высокой активностью пути, как показывают данные протеома или транскриптома. Значительная часть раковых заболеваний демонстрирует высокую активность пути MYC без увеличения копии MYC, но с мутациями в генах с неканоническими ролями в MYC.
Наше исследование протеогеномики показывает взаимодействие между геномом и протеомом в различных группах опухолей.
