肿瘤微环境（TME，tumor microenvironment）是液体、免疫细胞及包裹肿瘤的血管所组成的混合体，在肿瘤发生中起着重要作用，而TME参与初始肿瘤发生，肿瘤复发以及手术后转移相关的过程尚不清楚。目前人类对癌症转移的研究也从未停止过，癌细胞像种子一样可以四处传播，而癌症的扩散和生长很依赖周围的“微环境”。2022年3月 Oncogene在线一篇“The proteomic characterization of the peritumor microenvironment in human hepatocellular carcinoma”的研究论文。在这项研究中，研究者提出了一个新概念，即PME (peritumor microenvironment)肿瘤周围微环境，PME包括非常接近 “为肿瘤细胞生长提供合适环境的非肿瘤组织” 的周围组织，肿瘤的发生、复发和转移主要取决于PME。PME和TME均可影响肿瘤的进展，但目前为止很少有研究关注PME。该研究针对正常人肝组织和肝细胞癌 (HCC)肿瘤周围组织(PEM)进行了首次蛋白质组学研究，分析确定了三种具有不同 HCC 特征的 PME 亚型，同时PME 的蛋白质组学特征表明，HCC发生和进展的整个过程存在很大差异，这些发现可以推动癌症生物学、诊断和治疗方面的进步。
材料方法
• 收集肝组织通过Q-Exactive HF LC-MS/MS进行分析；
• 生信分析识别正常肝组织和肿瘤周围组织之间的差异表达蛋白；
• 聚类分析得到PEM蛋白质组的分子亚型，评估和检验亚型功效及其与临床特征之间的关系；
• 肿瘤周围组织的差异蛋白质组进行通路富集分析；
• PME-O（PME for occurrence） 和 PME-P（PME for progression）蛋白组学特征分析；
• 基于PME的药物靶点发现与验证。
研究
1. 肝癌患者PME的蛋白质组学结果分析
该研究在瘤周微环境（PME）中总共鉴定了6947蛋白， PME 和对照组比较发现1360 种差异表达的蛋白质（图 1C、D）。富集分析表明这些差异蛋白质可能与 HCC 的发生和进展有关信号通路相关（图 1E），其中糖酵解途径中的关键调节蛋白表达显着上调（图 1F-P），表明肝特异性代谢途径在 HCC 的 PME 中发生新的变化。
图1 肝癌患者PME的蛋白质组学分析总结
2. 预测建模分析HCC在PEM-O和PEM-P中的发生进展
研究人员首先通过分析多个综合因素发现免疫的 RI （风险指数）为 43.56，在六个因素中最高，其次是炎症（33.78）和血管生成（26.82）（图 2F）。接着对40种蛋白质进一步优化筛选。使用逻辑回归方法，构建了一个发生预测模型，对三种蛋白质标志物（免疫蛋白 HSPA4L；炎症蛋白 VIL1；和血管生成蛋白 TYMP）进行数据集和验证数据集分析，表明基于PME 建立的模型在此研究可能对预测 HCC 发生的风险具有很高的价值。
在这项研究中，每位患者的HCC进展由不同的因素决定，炎症、血管生成和代谢是PME中HCC进展的主要影响因素，这三个因素都有助于HCC进展。研究人员构建了一个进展预测模型，涉及三个蛋白质的标志物（炎症蛋白 CMPK2；血管生成蛋白 TYMP；代谢蛋白 NADSYN1）（图 S3C-I）。通过数据集和验证数据集分析表明基于本研究中 PME 的发现建立的模型对于预测 HCC 进展的风险可能是有价值的。
图2 肝癌发生危险因素的预测评估
图3 预测评估 HCC 进展的风险知数
3. HCC PME 亚型的特征
PME-O和PME-P分别由40和52个与疾病发生和进展高度相关的蛋白质组成，构成HCC PME，PME-O和PME-P的蛋白质在组成和功能上是不同的，这意味着肝癌的发生和发展是完全不同的阶段，需要不同的预防和治疗策略。该研究中，肿瘤分类首次基于 PME 而不是 TME，从而可以考虑发生和发展的整个过程。基于差异表达的蛋白质鉴定了三种蛋白质组亚型，所有病例均分为三个亚型，分别有 18、23 和 16 例被分类为 S-I、S-II 和 S-III 亚型（图 4A）。在HCC的分子亚型的蛋白质的 RI 存在显着差异：S-I、S-II和S-III亚型对PME-O的免疫（43.49、39.86和32.86）和PME-P的血管生成（89.51、127.19和162.31）表现出显着差异（图 4C，D）。CYP2E1 活性（1341.44 pmol/min/mg 蛋白、1370.02 pmol/min/mg 蛋白和 1700.58 pmol/min/mg 蛋白）也发现了三种亚型之间的显着差异（图 4E）。三个亚型 (图4F-U) 之间在RI处具有显着差异的16个蛋白质中，可以将10个蛋白质视为潜在的靶标 (图4v)，这表明PME中的三个亚型的特征明显不同，因此需要不同的治疗策略。
图4 基于HCC PME的分子分型
4. TYMP是HCC的潜在靶点
TYMP（胸苷磷酸化酶）是肝癌潜在的抗血管生成靶标，TYMP表达与诊断（图 5B）、预后（图 5C）以及临床参数（图 5D-K）显着相关。此外，研究人员发现 TYMP 与 PECAM1（图 5L-O）显着相关，而PECAM1 是 PME 中上调的微血管密度指标，与肿瘤大小和预后呈正相关（图 5P）。
图5 TYMP表达与临床参数的关系及相互作用蛋白的筛选
目前Tipiracil (TPI) 是最有前途的 TYMP 抑制剂之一，而TPI在HCC中的抗血管生成作用尚未见报道。另一种TYMP抑制剂5'-O-三苯甲基肌苷（Kin59）在体外也显示出抗血管生成作用，研究人员将 H22小鼠HCC细胞系用于移植BALB/c小鼠，后续研究中发现两种TYMP抑制剂治疗在不同程度上降低了肿瘤重量（图6A-D），但它们对体重没有显著影响（图6E）。同时，两种TYMP抑制剂也减少了肿瘤内的新生血管（图6F，G），显然，抑瘤效果明显与TYMP抑制剂的抗血管生成能力有关。此外TPI 分别在 24 小时和 48 小时对H22 细胞的体外生长和增殖没有显着影响，表明该抑制剂靶向肿瘤微环境而不是肿瘤细胞（图 6H）。
以上结果表明TYMP可以作为肝癌的抗血管生成靶点，为进一步研究TYMP在肝癌血管生成中的机制，分析了血管生成中两种常见且不同的信号通路。参与MAPK1 (ERK2)/RSK1/NF-kB通路的蛋白表达水平显著上调，蛋白丰度的升高与TYMP的表达水平相关。随着TYMP抑制剂的治疗，MAPK1 (ERK2)/RSK1/NF-kB通路的mRNA被下调，与常见的血管生成相关蛋白VEGF和HIF1一致 (图6I)，表明TYMP上调通过MAPK1 (ERK2)/RSK1/NF-kB促进新血管形成途径（图 6J）。
图6 TYMP是肝癌潜在的抗血管生成靶标
小结
总之，在这项研究中提出了一个新概念：PME。PME涉及HCC发生和进展的整个过程，而TME只与进展有关。该研究结果表明，在蛋白质组的组成和功能方面，发生和进展的过程存在显著差异，表明在不同的疾病阶段需要不同的HCC预防和治疗策略。研究人员还提出了一种新的基于PME的肝癌分类方法，这种分类可以更准确地反映HCC的多种特征，HCC中PME的信息可以促进癌症的新进展。
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