Nat Commun丨高大明/吴令英/邵振/周虎等绘制宫颈癌蛋白基因组图谱，系统揭示放疗潜在生物标志物

139 个未经治疗的宫颈癌肿瘤样本和33个正常邻近组织 (NAT) 。其中，112名被诊断为鳞状细胞癌，19名腺癌，2名腺鳞癌，4名宫颈小细胞神经内分泌癌（NECC），2名其他混合组织学类型。

作者前瞻性收集了北京协和医院（PUMC）139个未经治疗的肿瘤样本以及33个临近正常组织。WES数据显示总共检测到31047个非沉默点突变和1050个小插入缺失。PUMC队列中最常见的突变基因包括PIK3CA (32.8%)、KMT2C (18.7%)等（图1a），与TCGA CC研究（15.6% vs 2.9%）一致（图1b）。

RNA-seq对24595个基因进行了定量。基于TMT蛋白质组学分析鉴定出9600种蛋白质；磷酸化蛋白组分析鉴定出41448个磷酸位点（7721个磷酸化蛋白），乙酰化蛋白组检测到5749个乙酰位点（2456个乙酰化蛋白）。基于DIA蛋白质组学鉴定了11904个蛋白质，与TMT蛋白质组学数据表现出一致性。

拷贝数变异（CNA）蛋白（TMT和 DIA）和 CNA 磷酸化蛋白之间的顺式和反式关联比CNA-RNA之间的关联程度更弱（图2a）。有178个基因被鉴定为具有顺式效应的拷贝数增益基因（CNG-Cis基因），富含蛋白酶体等（图2b）；其中，淋巴结阳性的肿瘤表现更高的平CNG-Cis蛋白丰度（图2c）。此外，鉴定到28个具有顺式效应的拷贝数丢失基因（CNL-Cis基因），它们参与细胞粘附分子以及氨基酸降解途径（图2d）。CNL-Cis基因蛋白表达水平与肿瘤大小成反比（图2e），通路富集分析显示，Chr3q的获得和 Chr11q25的缺失在蛋白质和磷蛋白水平上，对细胞周期通路上调和粘附斑通路下调具有相同的反式效应（图2g-j）。

基于RNA-seq数据，作者进行HPV检测和基因分型。大多数鳞状细胞癌样本为HPV阳性（98.2%），所有肿瘤中HPV阳性样本的比例（92.6%）显着高于NAT中的比例（42.9%）（图3a）。感染HPV A9的肿瘤样本相较于HPV A7样本显示出更高的免疫浸润评分（图3b）。E6 mRNA丰度较高的肿瘤中H2AX和WEE1的磷蛋白上调，而它们的蛋白表达没有显示出显着的改变（图3c-e）。HPV_G2肿瘤中表现出VRK2和MTDH的高表达，以及SMIM13和VANGL1的磷酸化增加（图3f）。HPV_G2中的患者比HPV_G1中的患者更年轻（图3g）且PFS更差（图3h）。这些数据揭示了HPV相关蛋白质组变化的情况以及HPV对预后的影响。

CC肿瘤和配对NAT中的蛋白、磷酸化位点、乙酰化位点存在显著差异。作者将23种蛋白定义为CC相关蛋白，注释了其潜在的临床用途（图4c）。鳞状细胞癌中免疫相关的生物过程、干扰素调节因子和结合蛋白显着上调，鳞状细胞癌肿瘤中免疫检查点和MHC分子表达也上调（图4f）。因此，鳞状细胞癌有活跃的免疫微环境，可能有利于免疫治疗。

为了探索 CC 肿瘤进展的分子动力学，作者进行了不同阶段（I、II、III + IV）的差异蛋白表达分析KEGG通路富集分析表明：丙酮酸代谢、糖酵解/糖异生等过程在肿瘤进展中失调（图4g，h）。利用 TCGA CC 队列数据进行临床结果的验证：B4GALT1等与CC中较差的总生存期 (OS) 呈正相关（图4i-l）。

蛋白质的乙酰化在肿瘤中相对于NAT中丰度显着上调（图5a）。EP300的高乙酰化水平与FOSL2的高乙酰化相关（图5b），FOSL2-K222乙酰化显着上调，但其蛋白质丰度没有显着上调（图5c）。

EP300共转染促进了FOSL2乙酰化（图5d），与EP300共转染引起的FOSL2乙酰化水平显着降低（图5e），这表明K222是EP300对FOSL2的主要乙酰化位点。RT-PCR验证 SiHa 细胞中的 FOSL2-WNT5A 调节（图5f），乙酰化模拟FOSL2-K222Q突变体在提高WNT5A转录方面比FOSL2-WT更有效（图5g，h）。此外，与FOSL2-WT和FOSL2-K222R相比，表达FOSL2-K222Q的细胞表现出更强的增殖率（图5i），并在异种移植肿瘤发生实验中形成最大的肿瘤（图5j-l），这些数据都表现了肿瘤的抑制作用。

根据TMT蛋白质组数据进行无监督聚类，产生三个亚组（图6a），亚组3患者PFS最佳（图6b）。DIA蛋白组，磷酸化和乙酰化组亚群分群结果与TMT蛋白组结果分群一致。免疫浸润评分：亚组＞亚组2＞亚组1（图6c）。亚组1中患者PFS较差与免疫浸润评分较低有关（图6d）。亚组3患者的单核细胞和中性粒细胞比例明显较高（图6e），表明亚组3患者可能会从免疫治疗中受益。

对差异磷酸位点进行无监督聚类得到四个模块（图6f）。激酶底物富集分析（KSEA）鉴定亚组特异性激酶（图6g），蛋白亚组特异性激酶蛋白质显示出与磷酸化相似的表达模式，进一步证明了磷酸化功能和蛋白质表达之间的强关联（图6h）。亚组 3 特异性激酶 PRKCB（图6g）被确定为有利的生物标志物之一，在肿瘤中下调。

具有高PRKCB表达的肿瘤显示FcγR介导的吞噬作用的上调，以及细胞周期下调（图7b）。此外，PRKCB蛋白表达高的根治性放疗患者具有更好的PFS（图7c，d）。此外，在 TCGA CC队列中，PRKCB mRNA水平升高与更好的OS 呈正相关（图7e）。IHC 结果进一步验证了较高的 PRKCB 表达与更好的放疗疗效呈正相关（图7f）。

作者进行了CCK-8实验证实SiHa细胞中PRKCB的过表达抑制了肿瘤细胞增殖（图7g，h）。PRKCB过表达细胞形成的肿瘤比对照细胞更小（图7i-k），PRKCB可能通过调节细胞周期进程来增强放疗敏感性（图7l，m）。总之，以上数据表明 PRKCB可能是预测放疗疗效的潜在生物标志物，并在CC中发挥肿瘤抑制作用。

本研究采用WES、转录组学、蛋白组学、磷酸化组学和乙酰化组学对宫颈癌队列样本进行分子分型分析，为探索CC基因组、转录组和蛋白质组的景观特征提供了宝贵的公共资源。对放疗响应标志物进行了预测，可能为临床CC患者治疗提供理论支持。