2021年TCGA还能发17+

血管侵袭（VI，Vascular Invasion）是肿瘤的重要研究方向。2021年6月份发表在Hepatology (IF=17.425)上的文章题为Genomic Analysis of Vascular Invasion in HCC Reveals Molecular Drivers and Predictive Biomarkers，该文章从多组学的角度解析了肝癌中血管侵袭事件。

前言：

VI的存在预示了HCC的侵略性肿瘤行为和不良的临床结果。本研究用VI来评估肿瘤的基因组以阐明这种表型的关键分子驱动因素。转录和蛋白质变化的功能通路分析揭示了促进肿瘤侵袭的多种途径和生物过程的上调，显示了这些变化的协调影响。MYC肿瘤基因是与VI相关的mRNA、miRNA和蛋白质发生重大变化的一致的上游调节因子，作者进行了跨物种综合分析，比较了MYC驱动的小鼠HCC和人类HCC的蛋白变化，并确定纤连蛋白是两个物种均保守的生物标志物。

整体思路：

作者从TCGA数据集的临床信息和基因组（结果一）、转录组（结果二）、蛋白质组（结果三）中挖掘肝癌VI相关的分子特征性改变。在筛选到潜在的候选基因之后，在人和小鼠HCC中进一步验证分子标志物的可靠性（结果四）。在确定靶点之后，通过肝癌细胞系实验验证生物标志物在HCC中发挥的功能（结果五、六、七）。

数据来源：

TCGA HCC 数据集中未经治疗的患者，包括临床数据、处理后的基因组数据、标化后RNA-seq数据、miRNA数据、蛋白芯片数据。

结果一：血管侵袭是肝癌复发相关的预后因子

在TCHA-LIHC数据集的373个样本中，在34.9%（n=111）的患者组织切片中观察到了血管侵袭现象，与肿瘤分期、肿瘤TNM分级以及AFP水平均存在关联。肿瘤复发样本中的VI事件更容易出现，同时VI事件也预示着患者更差的生存预后情况。因此，肝癌患者当中的VI与肿瘤侵袭性行为和较差的临床预后紧密相关。为了识别驱动人类肝癌VI事件的基因，作者发现TP53突变在VI样本中具有较高的频率，没有发现可疑的拷贝数变异。这种基因型-表型之间的关联仍需要进一步深入研究和探讨。

结果二：携带有VI事件的HCC的转录图谱

作者分析HCC-VI数据的转录组，识别到102个差异基因，包括92个上调基因和10个下调基因，CDC20、XPOT、sirtuin 7、MYC和HOXD13等基因作为潜在的风险驱动基因被识别出来。基因功能富集分析发现与其相关的肝癌signature。作者继续对miRNA数据进行差异分析，识别到20个上调和47个下调miRNA，作者挑选了Top 10 miRNA及其靶基因进行展示，大部分都是第一次被发现会促进肝癌VI。

结果三：HCC-VI 的蛋白质改变及其功能评估

前两个结果分别从表型与基因组、转录组层面描述了HCC VI的分子改变，作者紧接着观察分析了蛋白质层面的变化。在总共219个蛋白质数据中，87个蛋白都有显著差异，Top 10的蛋白质包括细胞粘附、细胞自噬和代谢相关的功能。功能通路分析显示细胞活性、细胞迁徙、细胞增殖、血管生成等通路都显著上调，细胞自噬、衰老都是显著下调。这些上调基因都显示了肿瘤的侵袭的特性与表型。

结果四：跨物种的比较蛋白质谱揭示纤连蛋白作为一个侵袭性肝癌的biomarker

之前的结果发现MYC作为潜在的驱动基因，作者在小鼠模型中同样的发现MYC基因在VI事件中的普遍性。作者系统评估了与MYC-HCC相关的蛋白质变化，发现392种上调蛋白和360中下调蛋白，整体结果显示了人-鼠的结果一致性。

作者通过免疫荧光和免疫组化实验验证了纤连蛋白的结果。

结果五：纤连蛋白促进人肝癌细胞的侵袭和转移

作者选定了2个肝癌细胞系(SKHep1和SNU182)，通过CRISPR或RNAi的方法对FN1进行验证，结果显示FN1会促进肝癌细胞侵袭和转移能力。

结果六：在人肝癌组织中验证FN1的表达水平

纤连蛋白是一种与侵入性HCC相关的保守蛋白质，在TCGA数据集中，肿瘤中的纤连蛋白表达不仅与血管入侵相关，还与更高级的肿瘤阶段（P = 0.01）和更高的肿瘤等级（P = 0.08）相关。此外，FN1 mRNA表达率较高与复发、生存能力差有关。作者还从肝癌样本公共存储库的人类病理蛋白图集（HCPA）数据库中的12个样本评估了纤连蛋白的蛋白质表达数据，结果与TCGA数据集一致。这些数据验证了肿瘤FN1表达与人体HCC中的VI相关联。

结果七：纤连蛋白作为高级HCC的非侵入性生物标志物

最后，作者评估了纤连蛋白是否可以作为HCC的非侵入性血浆生物标志物。为此，作者进行了一项试验性病例对照研究，招募HCC患者（n=35）和无HCC肝硬化患者（n=10），这些患者与肝硬化的年龄、性别、种族和病因相匹配。与肝硬化的非HCC对照组相比，HCC患者血浆纤连蛋白水平显著升高。相比之下，另外两种在TCGA数据集HCC组织中升高的蛋白质PAI-1和VEGFR2的血浆水平，在肝硬化患者的血浆中并没有升高。纤连蛋白水平并没有因病因的变化而变化，因此纤连蛋白是侵入性HCC的一种有前途的非侵入性血浆蛋白生物标志物。

参考文献：

Genomic Analysis of Vascular Invasion in HCC Reveals Molecular Drivers and Predictive Biomarkers, 2021, Hepatology