结直肠癌（colorectal cancer）是全球第三大常见的恶性肿瘤、第二大癌症死亡原因，其高发病率和高死亡率使其成为临床和基础研究的重点领域。
近年来，蛋白质组学作为解析肿瘤分子机制、筛选生物标志物以及开发新型治疗靶点的强大工具，正在结直肠癌研究中展现出前所未有的潜力。
西湖大学医学院郭天南团队携手浙江大学医学院附属第二医院及多家科研机构，基于最新蛋白质组学技术，在结直肠癌的预后预测、早期诊断、机制研究和免疫疗法等领域取得了一系列进展。本文将系统梳理这些研究的核心发现，希望能为临床研究者提供新的研究思路和实践指导。
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预后预测和风险分层研究
Cell Discov｜机器学习预测结肠癌患者高低危风险
文章概述：
8月13日，西湖大学医学院郭天南团队，联合浙江大学医学院附属第二医院邵营宽、袁长征，西京医院聂勇战团队，共同在 Cell Discovery 发表了通讯文章，开发了一种基于蛋白质组数据的结肠癌患者高低危风险的分类模型。
详细解读：
研究共招募了230名来自浙江大学附属第二医院（SAHZU）的患者作为训练集，以及58名来自西京医院（XJH）的患者作为外部验证集。所有患者均接受了根治性手术，并进行了超过5年的随访。
研究人员利用压力循环技术（PCT）和数据非依赖性采集质谱（DIA-MS）对福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）的手术标本进行蛋白质组学分析，识别并量化了8187个 protein groups 和6256个蛋白质。
随后，使用基于LASSO回归等的机器学习算法，从蛋白质组中选取了九种蛋白质（PDP1、ALR、ENOG、NPC2、FYCO1、STXB1、ARH40、RIMC1、MTMR5），并与临床特征结合，用于构建预后模型，以预测5年生存率。
结合蛋白质组和临床特征的模型在训练集中的AUC值从临床模型的0.707和蛋白质模型的0.872提升至0.926；在验证集中的AUC值从临床模型的0.786和蛋白质模型的0.789提升至0.872。结合模型的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值、总体准确性和F1分数（F1-score）均有所提高。
结合模型，研究人员能够将患者稳健地分为低风险和高风险组，训练集中5年生存率分别为95%和39%，验证集中则为93%和53%。
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早期筛查与诊断工具开发
J Extracell Vesicles｜基于循环细胞外囊泡的结肠直肠癌筛查工具
文章概述：
2020年，西湖大学郭天南团队，同浙江大学医学院附属第二医院肿瘤研究所郑树、邵营宽团队在 Journal of Extracellular Vesicles 发文，提出了一种基于循环细胞外囊泡（crEVs）的新型结直肠癌（CRC）筛查工具，通过数据非依赖性采集质谱（DIA-MS）技术发现并验证了纤维蛋白原α链（FGA）作为CRC的潜在生物标志物。
样本：细胞外囊泡（crEVs）样本，提取自CRC患者和健康对照的血浆
技术方法：结合TMT-MS、DIA-MS和PRM-MS进行蛋白组学分析和验证
研究者利用TMT质谱分析发现FGA、纤维连接蛋白1（FN1）、S100A9和结合珠蛋白（HP）在CRC患者的crEVs中显著表达，其中FGA的变化最为显著。进一步研究在独立患者队列中验证了FGA+ crEVs的诊断价值，结果显示其在腺瘤患者中的敏感性为65%，而在CRC患者中敏感性高达100%。此外，研究使用平行反应监测质谱（PRM-MS）验证了DIA-MS对FGA+ crEVs定量结果的可靠性，这一验证进一步证明了DIA-MS结果的准确性。
相比传统肿瘤标志物，该方法在区分健康人、腺瘤患者和CRC患者方面表现出更高的敏感性和特异性。同时，通过优化DIA-MS流程，研究实现了高通量、低成本的检测，展示了FGA+ crEVs作为CRC早期无创筛查工具的巨大临床潜力，为提升患者的早期诊断率和改善预后提供了重要的新方向。
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癌症进展机制研究与靶点发现
Cancer Commun｜DIA蛋白组学技术在FFPE切片样本中发掘结直肠癌潜在治疗新靶点
文章概述：
2022年2月，西湖大学郭天南团队，联合浙江大学医学院附属第二医院郑树、邵吉民团队，共同在 Cancer Communications 上发表了结直肠癌蛋白质组学进展。研究应用压力循环技术（PCT）与数据非依赖性采集质谱（DIA-MS）相结合，对结直肠癌肿瘤组织FFPE样本进行深度蛋白质组学分析，表征了与结直肠癌发生和进展相关的蛋白质组动力学，并确定了新的潜在治疗靶点以阻断致癌过程。
样本类型及分组：FFPE样本；正常结肠（n=16）、增生性息肉（n=17）、腺瘤（n=22）、普通型腺癌（n=15）、粘液腺癌（n=15）
技术方法：PCT-DIA蛋白质组学
基于DIA蛋白质组学技术，研究人员共鉴定了69949种肽段、6359种 protein groups 和4830种蛋白质。通过比较不同临床分期的结直肠癌样本和正常结肠组织样本中的蛋白质表达，研究确定了928个差异表达的蛋白质。息肉和正常结肠、腺瘤和息肉、癌和腺瘤以及粘液腺癌（MC）和非特定腺癌（AC）之间的配对比较显示出与每种恶变相关的不同蛋白质组学变化。典型通路分析结果表明，这些异常蛋白主要与氧化磷酸化有关。
无监督聚类分析选择了与CRC发展相关的六种具有生物学意义的蛋白质表达模式。研究人员接下去将关注范围缩小到在肿瘤进展阶段持续上调的蛋白质。分析结果显示，在质膜、细胞核、细胞质、细胞外空间和其他位置中，细胞质和细胞外空间是失调蛋白表达最高的位置。CRC进展与多种酶的表达显著增加有关。值得注意的是，Procollagen-Lysine, 2-Oxoglutarate 5-Dioxygenase 2 (PLOD2) 是上调最多的蛋白质。癌前和癌变样本与良性样本之间进一步的配对比较研究发现，PLOD2 始终显著上调 。
研究系统地追踪了随着恶性程度的增加，CRC组织中很多蛋白质的变化，表明POLD2与CRC的发展进程密切相关，其高表达将意味着CRC 患者较差的总生存期。通过蛋白质组学分析和多组学及体内实验等验证，PLOD2被确定为用于阻断致癌过程的潜在新治疗靶点。
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生物标志物与免疫疗法研究
Cancer Letters｜FOSL2可作为pCR的有效预测标志物
文章概述：
2023年，浙江大学医学院附属第二医院王健、邵营宽、郑树团队，山东第一医科大学附属肿瘤医院李宝生团队，同西湖大学郭天南团队等联合在 Cancer Letters 发文。研究揭示了新辅助放化疗（nCRT）前局部晚期直肠癌（LARC）患者的蛋白质组学特征，并强调了实现pCR的患者肿瘤中的免疫激活。
详细解读：
研究采用压力循环技术（PCT）结合PulseDIA质谱法，对来自两家医院的58名LARC患者的nCRT前活检组织中6483个高置信度蛋白质的丰度进行了定量，发现病理完全缓解（pCR）患者相比非pCR患者具有更高的CD8+ T细胞浸润水平。FOSL2被筛选为与pCR显著相关的候选标志物，其表达水平在pCR患者中显著上调，并通过免疫组化在另一独立队列的54例患者中得到验证。FOSL2的预测效率表现优异，MRM分析中预测pCR的曲线下面积（AUC）达到0.939，特异性为1.000，敏感性为0.850。
机制研究显示，表达FOSL2的肿瘤细胞在nCRT后分泌更多CXCL10，同时伴随细胞质中异常双链DNA的积累，激活DNA传感通路，吸引更多CD8+ T细胞浸润并增强其细胞毒性。高FOSL2表达与长期无病生存期显著相关。
研究首次提出了FOSL2可作为pCR的有效预测标志物，并通过免疫调控机制揭示其在放化疗敏感性中的重要作用，为优化LARC患者的个性化治疗策略提供了科学依据。
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上述几项研究从不同角度展现了蛋白质组学在结直肠癌诊疗全周期中的广泛应用潜力。无论是开发结合蛋白质组和临床数据的精准预后模型（如机器学习预测工具），还是利用循环细胞外囊泡中的标志物实现早期无创筛查，又或是通过机制研究发现新治疗靶点（如PLOD2）和免疫疗法相关的生物标志物（如FOSL2），都为提高结直肠癌的诊断率、治疗效果和患者预后提供了新思路。
需要注意的是，这些研究同时也提醒我们，在将蛋白质组学成果转化为临床实践时，需要更大规模的验证研究以及方法学的进一步优化。
作为蛋白质组学领域的前沿企业，西湖欧米致力于通过先进的蛋白质组学技术和数据分析方法，为研究人员和临床医生提供深入的洞见。
未来，随着蛋白质谱技术、机器学习算法以及多组学整合技术的不断发展，蛋白质组学在结直肠癌精准医疗中的应用必将更加深入和广泛。我们期待新的研究能为临床医生和科学家带来更多的启示，推动结直肠癌患者从研究成果中直接受益。
郑树，肿瘤学专家，浙江大学教授，博士生导师。原浙江医科大学校长，浙江省人大常委会副主任，历任中国抗癌协会副理事长，全国大肠癌专业委员会主任委员，中华医学会常务理事，全国大肠癌专业委员会名誉主委等职。自1987年起享受国务院政府津贴，获何梁何利基金科学与技术进步奖，获省科技进步一等奖等省部级以上奖励38项，其中以第一完成人获国家科技进步二等奖和三等奖各1项，省部级科技进步一等奖3项。数十年来，郑树教授专注于肿瘤病因及发病机制研究、肿瘤蛋白质组学、肿瘤系统生物学等相关研究。
