Cell文献解析：如何保证多组学数据分析不受肿瘤异质性影响

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Cell文献解析：如何保证多组学数据分析不受肿瘤异质性影响

2020-03-19

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还记得之前小编力荐给各位科研大咖们的生物样本处理的神仙操作吗？

点击下方链接，找回美好记忆。

相知：生物样本处理的神仙操作

来自Covaris公司的自动样本粉碎系统CryoPREP CP02 的工作流程简单轻松，优点鲜明，节约时间且不损失样品。能够给广大科研工作者带来无限便利。比如，在组织取样过程中，可以使用CP02对样本进行粉碎处理，将粉碎后的组织进行分装，再用于下游多组学分析。可有效保证组内样本的均质性，保障多组学巨大数据量之间的关联性和一致性。

应用案例

2019年10月，来自中国科学院上海药物研究所、中山医院、至本医疗及中国科学院生物化学与细胞生物学研究所的科研人员在Cell上联合刊发了一篇题为"Integrated Proteogenomic Characterization of HBV-related Hepatocellular Carcinoma"的文章，研究人员首次利用了 159 例临床患者的肿瘤和相邻肝组织，对HBV相关的肝细胞性肝癌 (HCC)进行了蛋白基因多组学研究。综合蛋白质组学分析，鉴定出了与临床和分子属性相关的三个亚群。这些蛋白质组亚群在代谢重编程、微环境失调、细胞增殖和潜在治疗方面具有明显的特点。文章同时阐述了肝细胞性肝癌关键信号转导和代谢途径的多组学特征，并发现Ctnnb1 突变相关的 ALDOA 磷酸化能够促进 HCC细胞增殖。

图A、根据肿瘤组织和非肿瘤组织之间差异表达的蛋白质（n = 1,274）对患者进行分组。每列代表患者样品，行代表蛋白质。每个单元格的颜色显示了该样品中蛋白质的Z分数。

图B、整合了所有159例病例的多组学数据，综合分析三个亚群在细胞代谢和信号通路中的mRNA、蛋白、磷酸化水平。

这项研究对大量临床样本进行了多维度分析，不仅有新的生物学意义，而且产生的高质量大数据将为广大肝癌基础与临床研究者提供支持，从而有力推动肝癌研究领域的发展。

仔细阅读就会发现，研究人员为了保证实验数据的严谨性和可靠性，样本制备处理的过程极具科学性。临床样品收集程序按照CPTAC（Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortium）标准执行。在此基础上，为了减少肿瘤内异质性对多组学分析的影响，研究者首先使用了Covaris CryoPREP CP02粉碎肝脏组织样本，然后将粉碎后的样品分成三部分，一部分约30 mg组织样品用于DNA提取和全外显子组测序（WES）；一部分约200 mg的组织样品立即转移至1.5 mL EP管中，用于RNA提取和下游RNA-seq；更后一部分约200mg组织样品于SDS缓冲液中，并在-80°C下保存以进行后续蛋白质组和磷酸蛋白质组分析。

上图：多组学分析工作流程

在实验中，将组织样本粉碎后再取样，可以获得更加均质的样本。无需担心因取样位置不同，而和真实数据结果失之交臂。

参考文献：Daming Gao, Hu Zhou, et al. 2019. Cell. Integrated Proteogenomic Characterization of HBV-Related Hepatocellular Carcinoma.

肿瘤异质性

肿瘤的异质性是恶性肿瘤的特征之一，是指肿瘤在生长过程中，经过多次分裂增殖，其子细胞呈现出分子生物学或基因方面的改变，从而使肿瘤的生长速度、侵袭能力、对药物的敏感性、预后等各方面产生差异。

广义而言，肿瘤异质性可分为肿瘤间异质性和肿瘤内异质性两类。其中前者指的是不同肿瘤的细胞之间的基因与表型不同，后者指的是相同肿瘤的不同细胞之间的基因与表型也不同。肿瘤内异质性又有空间异质性（相同肿瘤不同区域不同）与时间异质性（原发性肿瘤与继发性肿瘤不同）之分。

本文中肿瘤异质性指的是肿瘤内空间异质性。这也是实验过程中更容易被忽视的导致数据变异的因素之一。Covaris CryoPREP CP02粉碎系统采用将组织样本先粉碎再取样的方式，可以保证每份样本之间的一致性，进而保证数据之间的高度相关性。

下图展示使用Covaris CryoPREP CP02

进行样本粉碎的工作流程：

PS 粉碎后的样品具有均质性，保障了多组学巨大数据量之间的关联性和一致性。同样的思路，我们在使用同一份组织样品进行不同表达水平分析时，先使用Covaris CryoPREP CP02进行粉碎处理，再分装样本，分别用于提取不同生物大分子以进行下游实验，即可有效避免组织取样不均一的问题啦。

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