【佳學(xué)基因檢測】結(jié)直腸癌基因檢測如何賊大化可以靶向的藥物位點？

磷酸蛋白質(zhì)組學(xué)分析為mCRC提供了可藥物干預(yù)的靶點

鑒于蛋白質(zhì)激酶已被開發(fā)為癌癥治療的有效藥物靶點，佳學(xué)基因靶向轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌的課題組接下來通過與正常組織進行比較，根據(jù)每個CC亞型中mCRC原發(fā)和轉(zhuǎn)移組織中差異豐富的磷酸化位點來推斷激酶活性。通過進行激酶-底物富集分析，靶向藥物基因解碼發(fā)現(xiàn)不同的CCs富集了不同的激酶，且同一CC中的原發(fā)和轉(zhuǎn)移組織對于同一激酶顯示出不同的活性。CDK5在CC1的原發(fā)組織中表現(xiàn)出高活性，但在CC1的轉(zhuǎn)移組織和其他CCs中并未表現(xiàn)出高活性。同樣，MAPK1在CC3的原發(fā)和轉(zhuǎn)移組織中均高度富集，但在其他CCs中并未高度富集。

對于具有可量化蛋白質(zhì)水平和臨床可用藥物的激酶，基因解碼分析了mCRC的42對N-T或N-LM組織中相應(yīng)磷酸化底物的豐度。通過將定量蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)與PhosphoSitePlus或NetworKIN 3.0相結(jié)合，佳學(xué)基因總共發(fā)現(xiàn)了251對激酶-磷酸化底物。結(jié)直腸癌腫瘤正確用藥850基因檢測觀察到，mCRC患者不同組織和蛋白質(zhì)組學(xué)亞型中磷酸化底物和激酶的高度異質(zhì)性。接下來，基因解碼基于每兩對激酶-磷酸化底物之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)，為每個蛋白質(zhì)組學(xué)亞型的原發(fā)和轉(zhuǎn)移腫瘤構(gòu)建了激酶-底物網(wǎng)絡(luò)。在CC1轉(zhuǎn)移腫瘤中觀察到CDK4與其底物之間的正相關(guān)關(guān)系，而在CC1原發(fā)腫瘤中未發(fā)現(xiàn)顯著相關(guān)性。對于MAPK3及其磷酸化底物，CC1和CC3亞組原發(fā)和轉(zhuǎn)移腫瘤之間的差異賊大。

在每個蛋白質(zhì)組學(xué)亞型的原發(fā)和轉(zhuǎn)移腫瘤之間的激酶-磷酸化底物網(wǎng)絡(luò)中，也發(fā)現(xiàn)了顯著差異，并且CC3網(wǎng)絡(luò)與CC1網(wǎng)絡(luò)的相似性高于與CC2網(wǎng)絡(luò)的相似性。在亞組內(nèi)原發(fā)和轉(zhuǎn)移腫瘤之間的激酶-磷酸化底物網(wǎng)絡(luò)的差異也大于在亞型之間原發(fā)腫瘤觀察到的差異。這些觀察結(jié)果表明，在臨床治療中，對相應(yīng)抑制劑的反應(yīng)具有個性化和定位特異性。

為了進一步探索mCRC患者的藥物反應(yīng)潛力，佳學(xué)基因靶向藥物基因檢測對31個miniPDX模型進行了三種激酶抑制劑（阿法替尼、吉非替尼和瑞戈非尼）的藥理學(xué)測試，其中包括9對原發(fā)-轉(zhuǎn)移腫瘤和13個其他原發(fā)腫瘤。靶向藥物基因檢測通過腫瘤細(xì)胞生長抑制率（TCGI，%）測量了每種藥物對每個腫瘤的藥物反應(yīng)效果，并確定來自同一患者的原發(fā)和轉(zhuǎn)移腫瘤對同一種藥物可能表現(xiàn)出不同的反應(yīng)。特別是，CCRC-0323對瑞戈非尼表現(xiàn)出非常高的敏感性，這可以歸因于RAF1基因的突變。然而，CCRC-0323也攜帶了ERBB2突變，但對ERBB2抑制劑阿法替尼沒有反應(yīng)。相比之下，CCRC-0397沒有RAF1突變，但對兩種抑制劑都敏感。總的來說，在31個miniPDX腫瘤中，與三種激酶抑制劑相對應(yīng)的基因很少發(fā)生突變，因此這些患者目前不適合接受相應(yīng)藥物的治療。然而，靶向藥物基因檢測的體內(nèi)藥物測試顯示出了良好的反應(yīng)，這表明磷酸蛋白質(zhì)組學(xué)讀數(shù)可能比突變的存在更能敏感地指示治療的適宜性。

藥物選擇所采用的不同模型

接下來，藥物基因解碼探索了激酶-磷酸化底物網(wǎng)絡(luò)與藥物敏感性之間的相關(guān)性。佳學(xué)基因首先基于先前報道的方法構(gòu)建了組織特異的激酶-底物網(wǎng)絡(luò)。具體來說，對于PhosphoSitePlus或NetworKIN 3.0報道的每一對激酶和底物，靶向藥物基因解碼計算了每個患者原發(fā)和轉(zhuǎn)移組織中激酶與磷酸化底物之間的邊強度。對于每一對激酶和底物，正邊強度代表蛋白質(zhì)和磷酸化位點之間相同方向的變化，而負(fù)邊強度則表明反相關(guān)。

然后，靶向藥物基因檢測策略組基于1696個邊強度特征構(gòu)建了彈性網(wǎng)絡(luò)回歸模型，以預(yù)測藥物反應(yīng)。其中，18個腫瘤組織及其對應(yīng)的藥物測試結(jié)果用作訓(xùn)練集，其余13個模型用作驗證集。值得注意的是，對于所有三種激酶抑制劑，預(yù)測的和觀察到的TCGI之間均觀察到高度相關(guān)性。總的來說，在預(yù)測阿法替尼、吉非替尼和瑞戈非尼的藥物反應(yīng)時，分別有21、17和21對激酶-磷酸化底物邊特征被彈性網(wǎng)絡(luò)所選。大多數(shù)選定的特征與阿法替尼敏感性呈負(fù)相關(guān)，而瑞戈非尼敏感性與相應(yīng)的激酶-磷酸化底物特征呈正相關(guān)。具體來說，EFGR與PTPN1-Y8之間的正相關(guān)以及EFGR與IRS1-S3之間的負(fù)相關(guān)都對阿法替尼的治療反應(yīng)有貢獻，這表明腫瘤對治療的反應(yīng)或敏感性不是由單一因素決定的，也不表現(xiàn)出嚴(yán)格的正相關(guān)，而是反映了多組學(xué)數(shù)據(jù)中顯現(xiàn)出的多種分子特征的綜合效應(yīng)。對于具有多個靶點的瑞戈非尼而言，RAF1、PDGRFB和EHPA2的邊都對藥物反應(yīng)有貢獻，其中RAF1在療效中起主導(dǎo)作用。相比之下，基于定量激酶和磷酸化底物數(shù)據(jù)的模型在預(yù)測藥物反應(yīng)時正確度較低。這些結(jié)果表明激酶-磷酸化底物網(wǎng)絡(luò)在預(yù)測mCRC患者的藥物敏感性方面具有很強的潛在可行性。