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儿童髓母细胞瘤和毛细胞星形细胞瘤综合蛋白质组学初步研究

编辑:INC|发布时间:2020-09-18 14:11|点击次数:

  原发性脑肿瘤虽然少见,但却是儿童常见的实体恶性肿瘤,约占儿童肿瘤的20%。其中后颅窝肿瘤更为常见,包括髓母细胞瘤(MB)和毛细胞星形细胞瘤(PA)。目前,肿瘤的外科手术切除是一种独特的治疗方式,通常是放疗和多药化疗。

  这种多模式的治疗方法正在提高生存率。然而,与手术相关的发病率仍然很高,包括严重的神经、神经心理和神经认知障碍。因此,脑瘤的预后与肿瘤的位置、周围重要结构或脑功能区的受累程度密切相关,此外,还与手术切除有关。因此,神经外科医生对进一步的诊断工具和治疗策略有着强烈的需求,既可以降低手术的侵袭性,也可以改善患者的生活质量,提高生存率。

  在这方面,与其他病理学一样,生物组织的蛋白质组学分析可能是研究儿童脑肿瘤发生和发展的分子机制以及发现潜在疾病生物标志物和治疗靶点的有用工具。PCF肿瘤被报道为多因素疾病,涉及遗传易感性和环境因素,尽管这些肿瘤的形态和分子异质性已被深入研究,但其病因仍不清楚。MB是小脑原始神经外胚层肿瘤,是中枢神经系统最具侵袭性的肿瘤之一(WHO 4级恶性肿瘤)。它是儿童常见的恶性肿瘤(占儿童颅内肿瘤病变的12-25%),发病高峰在4-7岁之间,很少在成人中确诊。中枢神经系统肿瘤的WHO分类包括以下5种组织类型:典型型、纤维增生型/结节型、广泛结节型、间变性和大细胞型。与MB不同,PA被定义为良性病变(WHO 1级)。它是儿童中枢神经系统常见的肿瘤,在星形细胞瘤中被认为是预后较好的肿瘤。事实上,PA通常是一种缓慢生长的非浸润性病变,即使它可能渗透到周围组织,也很少出现恶性进展。

  到目前为止,很少有研究致力于儿童脑肿瘤活检组织的蛋白质组学特征。INC世界神经外科顾问团成员、世界小儿神经外科学会前主席、国际小儿颅底学会创始人及主席、德国INI国际神经学研究所小儿神经外科主席意大利Concezio Di Rocco教授在其《Integrated proteomic platforms for the comparative characterization of medulloblastoma and pilocytic astrocytoma pediatric brain tumors: a preliminary study》论文中,通过2-DE和MALDI-TOF-MS分析了4种不同髓母细胞瘤组织类型的肿瘤组织。本研究显示,与不同的WHO肿瘤组织类型相关的蛋白质表达不同,只有少量重叠蛋白。同一组报道了一个研究间变性髓母细胞瘤在诊断和放疗后复发时的蛋白表达谱的病例研究。放疗使总蛋白含量急剧下降,诱导了一些新蛋白的表达,同时保留了一些保守的物种。在保守蛋白中,stathmin作为攻击性标志物的作用已得到证实,该蛋白的过度表达与肿瘤的播散有密切关系,这归因于stathmin作为预后生物标志物的重要作用。

原发性脑瘤

  专家应用LC-MS和双向电泳技术,采用自顶向下/自下而上的蛋白质组学方法,对儿童后颅窝髓母细胞瘤和毛细胞性星形细胞瘤进行了比较研究。虽然很少见,但原发性脑肿瘤是儿童时期常见的实体瘤,其中髓母细胞瘤是儿童常见的恶性肿瘤,毛细胞性星形细胞瘤是常见的,很少出现恶性进展。由于这类样本的可得性有限,本研究将其应用于合并肿瘤组织进行初步研究。

  结果显示了两种肿瘤不同的蛋白质组学特征,并证明了几种蛋白质和肽的差异表达。脑肿瘤匀浆酸溶性组分自上而下的蛋白质组学将β-和α-胸腺肽及其截短的蛋白质形式和C-末端截短(des-GG)泛素作为恶性肿瘤的潜在生物标志物,结果在高度恶性的髓母细胞瘤中检测到。酸溶性组分的自下而上蛋白质组学鉴定了几种蛋白质,其中一些与酸不溶性颗粒的双向电泳分析相同。Peroxiredoxin-1、肽酰脯氨酸顺反式异构酶A、磷酸三酯异构酶、PKM、β和α链、HSP-90-beta和不同组蛋白是髓母细胞瘤的特征,而Ig-κ链C区、血清转铁蛋白、微管蛋白β2A链和波形蛋白则是髓母细胞瘤的特征。这两种蛋白质组学策略,各有利弊,在描述脑肿瘤组织的蛋白质组特征和揭示潜在的疾病生物标志物方面相互补充,以便在将来对两种肿瘤组织类型的单个样本进行研究时加以验证。

  结论:在这项研究中,一个基于不同方法的自上向下/自下而上的集成平台,即LC和2-DE与高分辨率LTQ-Orbitrap质谱检测相结合,可以初步比较研究MB和PA的蛋白质表达谱及脑瘤常见的影响儿童的年龄和特点。这两个蛋白质组学平台在脑肿瘤蛋白质组的特征描述中得到了很好的补充,使我们能够覆盖广泛的分子量并揭示有趣的蛋白质组。LC和2de分析方法的自上而下和自下而上的方法允许对每种肿瘤组织类型共同或独特的几种肽和蛋白质进行鉴定。所有这些都有助于描述PCF儿童脑瘤蛋白质组:独特的物种与疾病的特定生物标志物的可能识别相关,而在组织类型之间保存的物种可以提供一个脑肿瘤组织的非特异性分子截图。

  未来的实验将致力于验证我们对两种肿瘤组织类型的个体样本的统计显著数量的发现,以估计个体间的差异,并确认潜在疾病和恶性肿瘤生物标志物的作用有待进一步验证。通过这种方式,不同肿瘤分子亚型之间的差异也可以被有趣地揭示出来。在分子靶向治疗和个性化药物的广泛发展趋势中,肿瘤组织蛋白表达谱的研究可以成为在分子水平上研究疾病、识别可能的生物标志物和开发新的先进疗法的有用工具,特别是在儿童脑肿瘤领域,迄今为止很少有调查报告。

  原文链接:https://www.sci-hub.ren/10.1039/c5mb00076a

Tag标签:星形细胞瘤

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