DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-65477-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41290667
تاريخ النشر: 2025-11-25
المؤلف: Mariya Mardamshina وآخرون
الموضوع الرئيسي: تقنيات البروتيوميات المتقدمة وتطبيقاتها
طرق
التزم البحث بجميع الإرشادات الأخلاقية ذات الصلة وحصل على موافقة من مجلس المراجعة المؤسسية في مركز شيبا الطبي، وكذلك من جامعة تل أبيب، ومعهد وايزمان للعلوم، ووزارة الصحة الإسرائيلية. يضمن هذا الامتثال توافق منهجيات الدراسة مع المعايير الأخلاقية المعمول بها لإجراء الأبحاث التي تشمل البشر.
نتائج
في هذه الدراسة، أنشأ المؤلفون إطارًا تحليليًا للتحقيق في المشهد البروتيني المتنوع لسرطان الثدي من خلال فحص التركيبات البروتينية لمناطق الورم المختلفة ذات الخصائص النسيجية المميزة. تم تحليل ما مجموعه 280 منطقة ورمية تم تشريحها ميكروسكوبياً من 33 مريضًا بسرطان الثدي، مع أقسام ملونة لمستقبلات رئيسية: مستقبل الإستروجين (ER)، مستقبل البروجستيرون (PR)، HER2 (ERBB2)، والبروتين السيتوكيراتي (panCK). باستخدام تقنيات العد الخلوي المعتمدة على الذكاء الاصطناعي ورسم الخرائط المرضية، قام الباحثون بتحديد مناطق ورمية منفصلة بناءً على ملفات تعبير المستقبلات، مما أدى إلى تشريح ميكروسكوبي بالليزر لعينات تضمنت 19 نسيجًا طبيعيًا مجاورًا، و12 عينة من سرطان القنوات في الموقع (DCIS)، ومناطق ورمية مصنفة حسب الدرجة (10 درجة 1، 139 درجة 2، و100 درجة 3).
كشفت التحليلات البروتينية عن إجمالي 8,263 بروتينًا تظهر أنماط تعبير مستقبلات متجانسة نسبيًا عبر المناطق المأخوذة، مع نقاء متوسط عالٍ لخلايا السرطان يبلغ 0.8، كما حددته خوارزمية ESTIMATE. يبرز هذا التوصيف الشامل تعقيد المشهد البروتيني في سرطان الثدي ويؤكد أهمية تحليل مناطق الورم المتميزة لفهم تنوع المرض بشكل أفضل.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على النتائج المهمة من دراسة البروتوميات المكانية التي تميز بين أنواع وأصناف الأورام بناءً على الخصائص النسيجية. كشفت التحليلات عن أكثر من 2400 بروتين مع اختلافات تعبير ملحوظة بين الأنسجة السرطانية والأنسجة الطبيعية المجاورة، حيث أظهرت مناطق السرطان مستويات مرتفعة من علامات التكاثر والإنزيمات الأيضية. أشارت تحليلات الإثراء إلى أن الأورام من الدرجة 3 أظهرت تعبيرًا أعلى للبروتينات المتعلقة بتمثيل النوكليوتيدات وتكرار الحمض النووي مقارنة بالأورام من الدرجة 2، بينما كشفت أيضًا عن ملفات بروتينية متميزة بين الأنواع الفرعية، مثل HR+ وTNBC. من الجدير بالذكر أن تباين المستقبلات داخل الورم (Receptor-ITH) وُجد أنه يتناقص مع تقدم السرطان، على عكس الزيادة في تباين البروتينات داخل الورم (P-ITH) في الأورام ذات الدرجات الأعلى، مما يشير إلى تفاعل معقد بين تعبير المستقبلات والملفات البروتينية العامة.
علاوة على ذلك، استكشفت الدراسة تأثير البيئة الدقيقة للورم (TME) على P-ITH، كاشفة أن التباين الجيني داخل الورم لم يؤثر بشكل كبير على الملفات البروتينية. بدلاً من ذلك، تم تشكيل المشهد البروتيني من خلال التفاعلات مع TME، وخاصة من خلال العمليات المتعلقة بالمناعة. أظهرت التصوير المتعدد لمكونات TME مستويات متفاوتة من تسلل الخلايا المناعية وترابطها مع تvascularization الورم. تشير النتائج إلى أن الأورام ذات الدرجات الأعلى مرتبطة بزيادة تسلل المناعة وانخفاض وجود الألياف، مما يدل على علاقة ديناميكية بين تقدم الورم وTME. بشكل عام، تؤكد هذه الأبحاث على أهمية النهج القائم على المناطق في فهم التغيرات البروتينية المرتبطة بتنوع الورم ودور TME في بيولوجيا السرطان.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-65477-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41290667
Publication Date: 2025-11-25
Author(s): Mariya Mardamshina et al.
Primary Topic: Advanced Proteomics Techniques and Applications
Methods
The research adhered to all pertinent ethical guidelines and received approval from the Institutional Review Board of Sheba Medical Center, as well as from Tel Aviv University, Weizmann Institute of Science, and the Israel Ministry of Health. This compliance ensures that the study’s methodologies align with established ethical standards for conducting research involving human subjects.
Results
In this study, the authors established an analytical framework to investigate the heterogeneous proteomic landscape of breast cancer by examining the proteomic compositions of various tumor regions with distinct histopathological characteristics. A total of 280 microdissected tumor regions from 33 breast cancer patients were analyzed, with sections stained for key receptors: estrogen receptor (ER), progesterone receptor (PR), HER2 (ERBB2), and pan-cytokeratin (panCK). Utilizing AI-based cell quantification and pathological mapping, the researchers delineated discrete tumor regions based on receptor expression profiles, leading to the laser-capture microdissection of samples that included 19 normal-adjacent tissues, 12 ductal carcinoma in-situ (DCIS) samples, and tumor regions classified by grade (10 Grade 1, 139 Grade 2, and 100 Grade 3).
The proteomic analysis revealed a total of 8,263 proteins exhibiting relatively uniform receptor expression patterns across the sampled regions, with a high median cancer cell purity of 0.8, as determined by the ESTIMATE algorithm. This comprehensive profiling underscores the complexity of the proteomic landscape in breast cancer and highlights the importance of analyzing distinct tumor regions to better understand the disease’s heterogeneity.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights significant findings from a spatial proteomics study that differentiates tumor subtypes and grades based on histopathological characteristics. The analysis revealed over 2400 proteins with significant expression differences between cancerous and normal-adjacent tissues, with cancer regions showing elevated levels of proliferation markers and metabolic enzymes. Enrichment analyses indicated that Grade 3 tumors exhibited higher expression of proteins related to nucleotide metabolism and DNA replication compared to Grade 2 tumors, while also revealing distinct proteomic profiles between subtypes, such as HR+ and TNBC. Notably, receptor intratumor heterogeneity (Receptor-ITH) was found to decrease with cancer progression, contrasting with an increase in proteomic intratumor heterogeneity (P-ITH) in higher-grade tumors, suggesting a complex interplay between receptor expression and overall proteomic profiles.
Furthermore, the study explored the impact of the tumor microenvironment (TME) on P-ITH, revealing that genomic intratumor heterogeneity did not significantly influence proteomic profiles. Instead, the proteomic landscape was shaped by interactions with the TME, particularly through immune-related processes. Multiplexed imaging of TME components demonstrated varying levels of immune cell infiltration and their correlation with tumor vascularization. The findings suggest that higher-grade tumors are associated with increased immune infiltration and decreased fibroblast presence, indicating a dynamic relationship between tumor progression and the TME. Overall, this research underscores the importance of a region-based spatial approach in understanding the proteomic changes associated with tumor heterogeneity and the TME’s role in cancer biology.