期刊名：J. Proteome Res
发表时间：（2019年8月）
IF：3.78
单位：
- 上海第九人民医院药学系，上海交通大学药学院
- 上海交通大学药物与生物化学系
物种：人源A549细胞系
技术：代谢组学及转录组学
一、 概述：（用精炼的语言描述文章的整体思路及结果）
持续的顺铂（cisplatin，DDP）给药会诱发耐药性而影响药效，然后机制仍未明了。通过整合代谢组和转录组数据，以药敏A549细胞株和耐药A549/DDP细胞株作为材料去挖掘潜在的代谢机制及耐药相关的关键靶标。广泛分析的结果表明19种代谢物与顺铂耐药性有密切关联，如氨酰-tRNA的生物合成、甘油磷脂及谷胱甘肽的代谢等。进一步地，转录组分析表明谷胱甘肽代谢在耐药株A549/DDP中明显受影响，指示谷胱甘肽代谢在耐药进程中起了重要作用。此外代谢组分析也提示CD13, GPX4, RRM2B, 和OPLAH等4种谷胱甘肽代谢相关的酶是顺铂耐药的关键靶标。更进一步的研究确认该4种酶在A549/DDP中过表达。以上机制的挖掘及潜在靶标的发现能有助于了解人们顺铂的耐药性。
二、 研究背景：（简要介绍研究进展动态、研究目的和意义）
肺癌是世界上最高发的癌症，其中非小细胞肺癌（Non–small cell lung cancer ，NSCLC）占了85%的比例。顺铂由于其疗效显著，过去20年来作为一线化疗药物使用。然而由于顺铂耐药性的出现，化疗效果受限。因此探索该药耐药性的机制具有重要意义。
三、实验设计：
四、研究成果：（重点图表展示）
1、在A549细胞中E-Cadherin过表达，但p-/ERK1/2、p-/STAT3、 p-/AKT在A549/DDP细胞中显著上调。证实了A549/DDP细胞系持续顺铂抗药性的建立。
顺铂对A549和A549/DDP细胞的作用：(A)CCK8细胞活力测试；(B) A549和A549/DDP细胞显微图示例； (C)WB检测A549和A549/DDP细胞中有顺铂处理时E-Cadherin, p-/ERK1/2,p-/STAT3, p-/AKT的表达； (D)灰度分析条形图。
2、(A549 (-), A549 (+), A549/DDP (-), A549/DDP (+)等4个实验组在PCA分析中明显分离；进一步对代谢物进行PLS-DA分析发现两组有明显的区别且无重叠。
A549和A549/DDP细胞代谢概括：(A-B) (A549 (-), A549 (+), A549/DDP (-), A549/DDP (+)的4个分组的PCA散点图；(C-F) PLS-DA点图及置换分析结果。
3、与顺铂抗药性相关的潜在代谢通路
通过PLS-DA分析，比较A549和A549/DDP细胞中有显著区别的变量，发现19种相关的代谢物，其中16种下调而3种上调。同时，串联质谱所得离子碎片的信息输入HMDB和Metlin作进一步确证。热图显示相关的上调/下调的代谢物的通路，指明A549/DDP细胞中某些代谢进程的改变，包括酰基-tRNA生物合成, 谷胱甘肽代谢, 氮代谢, 甘油磷脂代谢, 苯丙氨酸, 酪氨酸和色氨酸生物合成, 丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等。在4个组中受影响的通路类似并彼此差异，尤其A549和A549/DDP细胞中谷胱甘肽代谢在有无顺铂处理时差异明显。RNA测序分析指示A549和A549/DDP细胞中转录的差异，996个基因在A549/DDP细胞中特异表达，15830个基因在A549和A549/DDP细胞中都有表达。进一步分析标明不同通路的转录受到调节，比如膀胱癌通路和谷胱甘肽代谢通路。总而言之，谷胱甘肽代谢在A549/DDP细胞中显著改变。
4、与顺铂耐药性相关的谷胱甘肽代谢通路改变
结合RNA测序的分析结果，遗传水平的CD13,GPX4, RRM2B,和OPLAH在A549/DDP细胞中显著上调，CD13,GPX4, RRM2B,和OPLAH在谷胱甘肽代谢通路中的作用如下图所示。这些关键酶蛋白水平的改变也在后续WB试验中得到确认。在A549和A549/DDP细胞中GPX4, RRM2B及OPLAH等3个蛋白的表达在给药顺铂后无显著差异。上述结果表明，顺铂耐药性可能主要由谷胱甘肽代谢通路调节中的CD13,GPX4, RRM2B和OPLAH介导。
5、通过靶标抑制和基因沉默恢复A549/DDP细胞的DDP敏感性
CD13,GPX4, RRM2B和OPLAH几个酶在药物代谢中的功能意义，通过化学剂抑制和基因沉默试验检测。如下图，顺铂和乌苯美司（CD13抑制剂）或者RSL（GPX4抑制剂）联合给药能够增强A549/DDP细胞的DDP敏感性。RRM2B和OPLAH敲除也会使A549/DDP细胞增敏。这些结果表明上述酶类可能是克服肺癌中顺铂耐药性的有效靶标。
文章亮点（与产品的结合点）：
该文章整合了代谢组和蛋白组的数据，作为非靶标研究手段，对于发掘潜在的新目标行之有效。且结合统计学策略分析及通路分析，将发现的众多差异总结整合，能有效地概括关键的靶点。而且后期通过多种技术手段如WB等双重验证；加之基因沉默、抑制剂的使用进行回变验证，从不同角度、方向对组学发现的靶标进行严谨论证。是比较常用、完整充分的研究思路，值得学习借鉴。
阅读人：林山云