空间蛋白质组学揭示癌症免疫治疗相关胃炎的四阶段分子演化

Spatial proteomics reveals four-stage molecular evolution in cancer immunotherapy-related gastritis

作者信息Lei Shi, Zhongqiao Lin, Huishan Zhang, Yuping Lu, Zequn Sun, Bin Lan, Huang Xia, Shuimei Luo, Ling Chen, Zhida Wu, Yuyang Huang, Mengru Quan, Xuefeng Wang, Jing Lin, Yu Chen
PMID42482033
发布时间2026-07-21
DOI10.1186/s12943-026-02737-z

实验完整度

高

纳入7例患者177个区域,含纵向四阶段空间蛋白质组学、多重免疫荧光验证及独立扩大队列验证

主要模型

非免疫治疗相关胃炎对照患者胃组织(NOTG1-4) 免疫治疗相关胃炎患者胃组织(IRAEG1-3,纵向四阶段G1-G4) 独立扩大的IRAEG及NOTG胃组织队列

重点核对

IRAEG患者均在接受多周期抗PD-1治疗后发生胃炎,原发肿瘤为非胃部实体瘤(黏膜黑色素瘤、肾细胞癌、结膜黑色素瘤),接受单纯皮质类固醇或联合细胞因子拮抗剂治疗 空间蛋白质组学采样使用标准化网格(443.75 µm × 443.75 µm每单元,约0.197 mm²每单元),四例NOTG和三例IRAEG患者覆盖G1-G4四阶段,共177个胃组织区域 差异蛋白定义:fold change (FC) ≥ 1.5或 ≤ 0.67(即 |log₂FC| ≥ 0.585)且校正P值(q-value)< 0.05,采用Benjamini-Hochberg方法校正 NET验证:多重免疫荧光检测CD66B、MPO、CitH3,比较G1与G2阶段,量化单个标记阳性面积比及其共定位(CD66B/MPO、CD66B/CitH3、CD66B/MPO/CitH3) 各阶段样本量:G1 24样本,G2 36样本,G3 33样本,G4 35样本(基于GSVA分析注释)

摘要

背景:免疫检查点抑制剂(ICIs)改变了癌症治疗格局,但包括免疫治疗相关胃炎(IRAEG)在内的免疫相关不良事件(irAEs)带来重大临床挑战——常需中断治疗,可能削弱抗肿瘤疗效。IRAEG症状不典型、缺乏特异性生物标志物,且组织病理学与其他类型胃炎重叠,使诊断和管理复杂化。尽管临床认识日益增加,对全病程空间分子改变的系统理解仍然有限。本研究利用空间蛋白质组学描绘IRAEG疾病进展过程中的分子图谱,并定义与癌症免疫治疗管理相关的阶段特异性分子演化模式。方法:我们分析了七例患者的组织样本,包括四例非免疫治疗相关胃炎对照和三例接受ICI治疗实体瘤后发生IRAEG的癌症患者,纵向采样覆盖四个疾病阶段:基线(G1)、急性严重炎症(G2)、早期恢复(G3)和完全恢复(G4)。采用激光捕获显微切割结合数据非依赖采集质谱,分析了177个空间分辨的胃组织区域。多重免疫组化和免疫荧光表征免疫微环境特征,基因本体、KEGG通路分析、基因集变异分析和xCell推断用于功能、代谢和免疫分析。关键免疫和NET相关发现进一步在独立扩大的IRAEG和非免疫治疗相关胃炎样本队列中通过多重免疫荧光验证。结果:IRAEG以广泛的HLA分子激活和抗原加工增强为特征,类似于器官移植排斥中观察到的免疫表型。急性G2阶段表现出过度的中性粒细胞胞外诱捕网形成、深度代谢抑制和免疫稳态崩溃——这些特征可能为早期干预策略提供信息,以维持ICI治疗连续性。在早期恢复期(G3),炎症损伤向修复转变,以脂肪酸代谢和PPAR信号激活为标志。值得注意的是,即使在完全临床恢复(G4),仍有超过1,000种蛋白质保持差异表达,反映代谢和免疫功能的持续增强,并建立了一种独特的分子“记忆”状态,对ICI再挑战决策具有意义。结论:这些发现定义了IRAEG进展和恢复的四个分子上不同的阶段。此处识别的阶段特异性特征可作为诊断、疾病分期和治疗反应评估的候选生物标志物,并可能指导关于irAE管理、治疗调整和安全ICI再挑战以支持持续抗肿瘤治疗的临床决策。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
IRAEG在疾病进展和恢复全过程中的空间分子改变是什么,以及如何定义与癌症免疫治疗管理相关的阶段特异性分子演化模式?
核心机制
IRAEG表现为T细胞主导的免疫微环境,急性期G2以NET过激活、约70%核心代谢通路抑制和免疫稳态崩溃为特征;早期恢复G3转向脂肪酸代谢和PPAR信号驱动的修复;完全恢复G4建立持续代谢和免疫增强的分子“记忆”状态。
主要证据
通过激光捕获显微切割结合DIA质谱分析7例患者177个胃组织区域,发现IRAEG vs NOTG有692个差异蛋白(606上调,86下调);纵向分析揭示G2 NET通路20个蛋白协同上调,G2中约70%代谢通路下调;多重免疫荧光验证NET标记物共定位增加;独立扩大队列验证关键免疫群体发现。
研究意义
定义IRAEG四个分子上不同的阶段,阶段特异性特征可作为诊断、疾病分期和治疗反应评估的候选生物标志物,并可能指导irAE管理、治疗调整和安全ICI再挑战的临床决策,以支持持续抗肿瘤治疗。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立空间蛋白质组学工作流程并分析IRAEG与NOTG分子差异

描绘IRAEG与NOTG的分子特征和免疫微环境差异

收集7例患者胃组织样本(4例NOTG,3例IRAEG),采用激光捕获显微切割结合DIA质谱分析177个空间区域,进行差异蛋白分析、GO/KEGG富集、GSVA、xCell免疫浸润分析

2

纵向分析IRAEG四阶段疾病进展(G1-G4)

表征疾病进展过程中的动态分子变化

对3例IRAEG患者纵向采样四个阶段:基线(G1)、急性严重炎症(G2)、早期恢复(G3)、完全恢复(G4),进行PCA、无监督聚类、差异蛋白分析和通路分析

3

验证G2阶段NET过激活

验证急性严重炎症期NET形成的关键作用

对G1和G2阶段样本进行多重免疫荧光检测CD66B、MPO、CitH3,量化单个标记阳性面积比及共定位(CD66B/MPO、CD66B/CitH3、CD66B/MPO/CitH3)

4

验证IRAEG关键免疫群体在独立扩大队列中的表现

验证关键免疫细胞群体发现的可靠性

在独立扩大的IRAEG和NOTG样本队列中通过多重免疫荧光验证CD3⁺、CD8⁺ T细胞浸润和CD20⁺ B细胞减少

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
全切片成像系统----
QuPath(版本0.7.0)----
EASY-nLC 1200液相色谱系统Thermo Fisher Scientific--
Orbitrap HFX质谱仪Thermo Fisher Scientific--
ggplot2包(版本3.4.4,RRID: SCR_014601)--SCR_014601
iProteome云平台----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
临床队列与样本采集
样本来源:7例患者(4例NOTG,3例IRAEG),IRAEG患者均接受多周期抗PD-1治疗且原发肿瘤为非胃部实体瘤;治疗背景:皮质类固醇单用或联合细胞因子拮抗剂;伦理批号:K2024-262-01
阅读提示:Methods中Sample collection and processing小节;Supplementary Figure S1提供详细临床特征和治疗过程
空间蛋白质组学采样
采样网格尺寸:443.75 µm × 443.75 µm每单元,约0.197 mm²每单元;ROI空间布局和大小参考Supplementary Figure S2;共15个FFPE样本,177个胃组织区域
阅读提示:Methods中Laser microdissection and protein extraction小节;Supplementary Figure S2展示ROI空间布局
质谱分析参数
液相色谱梯度:流动相A为0.1%甲酸水溶液,流动相B为0.1%甲酸80%乙腈;流速600 nL/min;质谱:正离子模式,母离子扫描300-1400 m/z,MS1分辨率60,000,DIA模式30个窗口,MS2分辨率15,000,HCD碰撞能量27%
阅读提示:Methods中Liquid chromatography-mass spectrometry analysis小节
蛋白质鉴定与定量
酶切:胰蛋白酶,最多2个漏切位点;固定修饰:半胱氨酸脲甲基化;可变修饰:甲硫氨酸氧化和N端乙酰化;肽段质量容差20 ppm,碎片离子质量容差0.05 Da;FDR ≤ 0.05
阅读提示:Methods中Protein identification and quantification小节;Supplementary Tables 1-2提供蛋白表达矩阵
差异蛋白分析统计阈值
差异蛋白定义:FC ≥ 1.5或 ≤ 0.67(|log₂FC| ≥ 0.585),校正P值(q-value)< 0.05;多重比较校正:Benjamini-Hochberg方法;两组比较:Student's t检验或Wilcoxon秩和检验;多组比较:单因素ANOVA或Kruskal-Wallis检验,Tukey's HSD或Dunn's事后检验
阅读提示:Methods中Differential protein analysis小节