Nat Med (IF 82)｜Olink Explore 3072 助力肺癌专项大队列研究发现恶病质新机制

肿瘤恶病质在不同器官中的表现

针对非小细胞肺癌恶病质，目前临床上还缺乏有效干预手段以及治疗药物。研究非小细胞肺癌患者中患者身体成分以及体重和肿瘤恶病质发病率的关联对理解肿瘤恶病质的发病原理，预测病人生存期和进一步探索有效的治疗手段，提高患者的生存质量有着非常有重要的意义。

新文速递

• 对被诊断为早期肺癌患者的身体成分，利用临床标准方法进行系统表征，以探寻治疗起点患者身体成分与治疗结果的关系。研究中涉及到的身体成分的主要参数为：骨骼肌（Skeletal Muscle, SKM）, 内脏脂肪组织（Visceral Adipose Tissue, VAT）以及皮下脂肪组织（Subcutaneous Adipose Tissue, SAT）。
  

• 监测患者身体成分在肺癌治疗过程中的变化状况，确定肺癌肿瘤恶病质的程度评估参数，并研究肺癌肿瘤恶病质程度和患者治疗结果的相关性。
  

• 从基因组学、转录组学和蛋白组学三个多组学层面对身体成分和肺癌相关肿瘤恶病质发病相关性进行探索， 寻找关键生物标定物。

• TRACERx队列-研究队列：本项研究的主要队列，来源于TRACERx (TRAcking non-small cell lung Cancer Evolution through therapy (Rx)) 项目，共651名肺癌患者。患者从确诊患病时起，被跟踪5年，经历了疾病确诊-手术治疗-癌症扩散-临终的过程。
• ARCHER1009队列-CAC研究队列：本队列为参加dacomitinib以及erlotinib随机临床三期实验的肺癌中晚期患者，共164名。
• BCLS队列-验证队列：本研究的验证队列来源于正在进行的波士顿肺癌队列（Boston Lung Cancer Study）， 共420名肺癌患者。

● 研究参数测量方法

• 患者身体成分测量：患者在确诊以及治疗过程中的身体成分由标准的电脑断层成像 （Computed Tomography, CT）测量，利用自动化深度学习平台DAFS进行分析， 测量结果为患者第三腰椎处的骨骼肌， 内脏脂肪组织以及皮下脂肪组织的面积。
• 全外显子组以及RNA测序：患者肿瘤组织纯化得到的DNA以及RNA被用于全外显子组以及RNA测序。研究人员同时梳理了其他参考文献中与肺癌肿瘤恶病质相关的基因。
• 患者血浆蛋白质组学：Olink Explore 3072高通量蛋白组学平台被用于患者血浆蛋白组学的检测。 Elecsys GDF15免疫检测（F. Hoffmann-La Roche）为生物标定物GDF15 的正交验证方法。

队列信息、研究方法和主要流程

• 患者在确诊时较低的肌肉和脂肪组织含量与较短的肺癌带病生存时间和总体生存时间相关。就身体的成分的主要参数而言， 身体质量指数BMI与内脏以及皮下脂肪强含量相关，与骨骼肌含量弱相关。这项研究结果表明，确诊肺癌时患者的身体成分的表征有潜力成为对患者带病生存时间预测的参数之一。
  
• 患者身体成分以及体重的纵向变化与治疗效果相关，并可以被用于肺癌肿瘤恶病质的表型鉴定。通过对188名TRACERx队列中肺癌患者的身体成分CT分析，研究人员确定内脏脂肪的减少与皮下脂肪以及体重减少强相关。在肺癌确诊和复发中，皮下以及内脏脂肪面积减少20%以上的患者的肺癌带病生存时间有明显减低。骨骼肌面积减少10%以上的患者的肺癌带病生存时间也有明显减低。出现三项身体成分均减少的患者，肺癌带病生存时间有最大程度的缩短。基于此项结果， 研究人员界定了肺癌肿瘤恶病质程度评估的标准：如果患者在确诊的复发的时间间隔内出现大于等于20% 的内脏/皮下脂肪组织减少，大于等于10%骨骼肌减少， 四级身体质量指数校准后体重变化则判定为出现肺癌肿瘤恶病质。
  

TRACERx和BLCS队列中肺癌患者确诊时身体成分和肺癌带病生存时间的相关性

• 通过全外显子组以及RNA测序，研究人员发现在被判定为有肿瘤恶病质的患者中， MAGEA6 （melanoma-associated antigen 6）matrix metalloproteinases （如ADAMTS3）， 转录和细胞骨架调节因子（如NR2F1和SPTB）的基因表达有明显增高。综合而言，研究人员认为炎症信号通路的调节以及基质金属蛋白酶的增量表达与肿瘤恶病质的发病相关。

• GDF15被确定为肿瘤恶病质的最明显血浆蛋白标志物。研究人员利用Olink Prteomics的高通量蛋白组学技术平台，对处于确诊初期的141名以及复发期的115患者进行血浆蛋白组学分析。72种蛋白质在有肺癌肿瘤恶病质的肺癌患者的血浆里有明显升高。9种蛋白质在非肺癌肿瘤恶病质的肺癌患者的血浆里有明显升高。其中与厌食症和体重减轻相关的调节因子GDF15在经过Benjamin-Hochberg统计学分析后发现有肺癌肿瘤恶病质的肺癌患者血浆含量明显升高， 并与患者体重减轻，骨骼肌，内脏和皮下脂肪组织减少直接相关。

• 研究人员利用ELISA GDF15和来自于TRACERx队列的患者对此项结果进行了正交验证。验证结果显示，肺癌患者在确诊初期， GDF15值中位数为1902 pg/ml, 明显高于正常值 (200-1200 pg/ml), 这个数值在患者出现复发时有进一步明显升高，中位数达到2393.5 pg/ml。此项结果对尚未有有效治疗方案的肺癌肿瘤恶病质有种重要意义，表面GDF15有潜力成为临床干预和治疗肺癌肿瘤恶病质的新靶点。

肺癌肿瘤恶病质患者和非患者血浆中GFD15的差异

多组学检测（基因组、转录组和蛋白组学）技术和临床标准检测方法CT的结合助力研究人员利用肺癌患者的疾病队列对肺癌患者最表观的体重以及身体组成变化和带病生存期的相关性进行了系统的研究。研究结果一定程度上揭示了肺癌肿瘤恶病质发生的机理， 同时通过Olink Explore 3072 高通量蛋白质组学平台发现了与肺癌肿瘤恶病质直接相关的血浆游离蛋白标志物GDF15，为尚未有有效治疗和干预手段但对肺癌患者的生存时间以及质量有很大影响的肺癌肿瘤恶病质的诊断，临床跟踪治疗提供了新的靶点与思路。