来源：百小蓁发布时间：2024-04-29浏览量：6次
口腔鳞状细胞癌(OSCC)是最常见的头颈部癌症类型，全球每年有超过37.7万新发病例和17万死亡病例，5年生存率低至50%，其主要原因是淋巴结转移和局部衰竭。目前OSCC的预后是基于该疾病的肿瘤-淋巴结转移系统的临床分期。然而，该方法存在一些缺陷，相同的肿瘤淋巴结转移阶段的患者可能具有不同的临床特征，显示不同的检测结果。因此，迫切需要分子特征识别来帮助OSCC患者更精确的分期和预后。
2023年7月，巴西国家能源和材料研究中心的CaroliNa Moretto CarNielli，等在Molecular & Cellular Proteomics发表了题为“Comprehensive glycoprofiling of oral tumors associates N glycosylation with lymph node metastasis and patient survival”的文章。该研究采用了一种综合多组学方法，定量分析有(N+)和无(N0)淋巴结转移的OSCC患者原发肿瘤组织中的异质N-糖蛋白组。研究提供了OSCC N-糖蛋白组的全面表征，并报告了N-糖化改变与关键临床特征(包括淋巴结转移和患者生存)之间新的关联。
虽然所有肿瘤组织显示了相对均匀的N-糖基化分布，表明在疾病进展过程中整体稳定的N-糖基化，但研究发现6种唾液酸化N-糖基化表达的改变与淋巴结转移相关。糖蛋白组学和统计分析揭示了位点特异性及糖基化的改变，揭示了糖基化与几种临床病理特征的关联。此外，糖组学和糖蛋白组学数据显示两个核心岩藻糖和唾液化的N-聚糖(聚糖40a和聚糖46a)和一个来自纤维连接蛋白的N-糖肽具有相对高丰度，而来自afamin糖蛋白和CD59的N-糖肽具有相对低丰度，这些糖蛋白显示均与患者生存率低相关。这些发现为进一步探索OSCC的疾病机制和发现新的疾病标志物提供了证据。
研究思路
在31个OSCC 患者有(n =19, N+)和无(n= 12, N0)淋巴结转移的FFPE组织中提取蛋白，糖组学流程中利用PVDF膜固定蛋白，PNGase F切除N-聚糖，PGC-LC-MS/ MS获取质谱数据，糖蛋白组学流程中蛋白经胰酶酶解，TMT标记，然后富集糖肽，LC-MS/MS获取质谱数据；后进一步进行统计学分析、临床关联与生存分析、Log回归曲线与随机森林的ROC曲线分析以及GO分析等。 图1：研究思路
研究结果 01 N+和N0患者的OSCC原发性肿瘤组织的N-聚糖分析 从在OSCC原发肿瘤组织中提取的蛋白质中鉴定出83个N-糖结构，共52个N-糖聚糖（图2）。 图2| 鉴定的糖型结构 在整个N-聚糖水平上，N-聚糖的类型分布和常见的结构特征(如分支程度、聚化程度和唾液酸化水平)中均未观察到显著差异(P≥0.05)。通过对N-糖基化的相关性分析、主成分分析以及分层次聚类分析，进一步证明了在N0和N+组织中相对均匀的全局N-糖基化(图2A)。尽管N+和N0患者组之间N-聚糖相似，但观察到6种聚糖结构的表达有显著差异(P<0.05)。这些差异表达的N-聚糖都能够使用逻辑回归模型(AUC值从67.5到85.5%)和部分随机森林模型(AUC值从49.1%到70.2%)准确地对N0和N+患者进行置信分层，(图3C)。 图3| N聚糖展示了N0和N+患者判别 02 N+和N0患者的OSCC原发性肿瘤组织的N-糖蛋白组分析 作者采用糖蛋白组学方法探索了OSCC肿瘤组织的糖蛋白组复杂性，在OSCC组织中，发现了由55种不同类型N-聚糖组成，来源于419种N-糖蛋白的3117种独特N-糖肽(图4A)。在N0和N+患者之间，N-聚糖类型分布(图4C)和N-糖蛋白组没有发现一致差异。鉴于OSCC肿瘤样本的复杂性，作者重点研究了每个糖基化位点所携带的最丰富的糖结构，发现N0和N+患者中56种来源N-糖蛋白的79种N-糖肽发生了定量改变(P<0.05)，图3E。79个N-糖肽在N0和N+的OSCC患者中具有显著的区分潜力(log回归模型的AUC-ROC>60%)，图4F。 图4| N糖组学的研究结果 03 患者的N-糖基化聚类分析 为了进一步研究在被调查的OSCC原发肿瘤组织中N-糖基化差异，研究者进行了层次聚类分析，发现两个主要的肿瘤簇(T-C1和T-C2)和两个主要的N-糖簇(NG-C1和NG-C2)。在NG-C1簇中，T-C1和T-C2之间的所有N-聚糖类分布都发生了改变，而在NG-C2中，两个肿瘤簇之间的paucimannosidic型和complex type型N-聚糖的分布存在差异，而oligomannosidic型N-聚糖的分布没有差异(P<0.05)，NG-C2中未观察到其他聚糖类，图5A。此外，通过无监督分层聚类分析也显示了两个N-糖肽簇(IG-C1和IG-C2)，在IG-C1中，T-C1和T-C2中highly truncated、oligomannosidic和Complex/hybrid型的N-聚糖的表达存在差异，而IG-C2中只有highly truncated的N-聚糖在两种肿瘤簇中表现出差异，图5B。 图5| N糖层次聚类分析 04 N-糖蛋白、临床特征和生物过程之间的关联 研究者评估了在N0和N+患者中发现差异表达的6种N-聚糖和79种N-糖肽与一系列临床特征的相关性。对六种N-糖结构的数据进行无监督层次聚类，发现了两个明显肿瘤组在血管入侵(P=0.049, Fisher's Exact Test检验)和淋巴结(N)状态(P=0.039, Pearson Chi-Square检验)中表现了差异性，图6.A和B。而由79个N-糖肽组成的两个肿瘤组在N状态、肿瘤大小和OSCC患者的治疗类型方面均存在差异，图6.C和D。 为了研究N-糖基化是否与特定的生物过程、细胞隔室和分子功能相关，研究者在IG-C1和IG-C2 的N-糖肽簇中进行了GO分析。结果显示，在IG-C1中，ECM组织和细胞基质粘附显著富集，而在IG-C2中，“负调控凝血”和“纤溶”显著富集，图6E。来自IG-C1的蛋白集中在“黏附灶”和“含有胶原的细胞外基质”区域，参与“蛋白酶结合”和“细胞基质黏附中介物活性”，而来自IG-C2的蛋白则集中表现在血小板和分泌颗粒趋向过程，参与蛋白结合。 图6| N糖基化与临床特征的关联 05 患者的N-聚糖和N-糖肽与关键临床结果的关系 在N0和N+患者之间显示差异丰度的79个N-糖肽中，有25个糖肽与不同的临床病理特征相关，其中5个N-糖肽均携带聚糖40a(来自5种不同来源的糖蛋白)，与淋巴结状态和手术切缘受累有关，图7A。5种来源的N糖蛋白中有3种(BTN3A1, SIGLEC1和PLTP)在现有蛋白质组学数据中均未被鉴定。此外，来自COL6A3的N-糖肽在N+患者的肿瘤组织中含量较少，而糖蛋白在这些患者中含量较高。相反，N+患者中糖肽更丰富的ITGB6在这种情况下蛋白丰度降低，这些观结果表明在OSCC肿瘤组织中发生了蛋白水平和糖水平的变化，图7B。此外，K-M生存曲线显示相对较高的聚糖40a和46a水平与相对较差的患者生存相关(图7C)。聚糖40a和46a对N0和N+患者的分层具有潜在的预后价值。同样，在N0和N+之间显示丰度差异的三种N-糖肽与患者生存也有关，图7D。 图7| N糖基化与关键临床结果的关系
结论
本研究首次综合使用糖组学和糖蛋白组学对OSCC原发肿瘤组织的糖蛋白异质性进行了结构和定量研究，报道了在淋巴结转移和未转移患者中OSCC肿瘤组织N-糖蛋白组的复杂性和动态性。全面和定量的N-糖组学和N-糖蛋白组学数据揭示了OSCC肿瘤组织中蛋白质N-糖基化与患者关键临床特征和生存结果之间的一系列关联，并为探索OSCC的疾病机制和揭示潜在的预后糖标志物提供了一个重要的资源和线索。
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