為了全面描述TNBC代謝組，作者使用了作者的TNBC隊(duì)列的樣本集，其中包含足夠數(shù)量的高質(zhì)量新鮮冷凍組織，用于極性代謝組和脂質(zhì)組的檢測(cè)。作者的代謝組隊(duì)列包括330個(gè)TNBC樣本和149個(gè)配對(duì)的正常乳腺組織。作者注釋了總共594個(gè)極性代謝物和1944個(gè)脂質(zhì)。作者之前獲得了這330個(gè)樣本中的258個(gè)的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，其中171個(gè)樣本還有全外顯子測(cè)序（WES）和體細(xì)胞拷貝數(shù)變異。總體而言，新開(kāi)發(fā)的TNBC代謝組數(shù)據(jù)集是一個(gè)關(guān)于注釋代謝物數(shù)量和樣本規(guī)模的大型數(shù)據(jù)資源。
使用Benjamini-Hochberg校正的Mann-Whitney U檢驗(yàn)，作者發(fā)現(xiàn)在腫瘤和正常樣本之間，有452種代謝物（417種在腫瘤中較高，35種在腫瘤中較低）的豐度存在顯著差異。在這些異常調(diào)節(jié)的代謝物中，一些極性代謝物，特別是與氧化反應(yīng)和糖基轉(zhuǎn)移相關(guān)的代謝物（如氧化谷胱甘肽[GSSG]和尿苷二磷酸葡萄糖[UDPG]），在腫瘤中顯著富集。一些脂質(zhì)，如磷脂酰肌醇、脂肪酸（FAs）和鞘脂，也在三陰性乳腺癌中富集。此外，作者進(jìn)行了Spearman相關(guān)分析，結(jié)果顯示同一亞類(lèi)別的脂質(zhì)在豐度上密切相關(guān)，因此作者將同一亞類(lèi)別的脂質(zhì)作為整體進(jìn)行后續(xù)的脂質(zhì)組學(xué)分析。此外，作者還進(jìn)行了基于KEGG代謝途徑的差異豐度（DA）分析，以研究代謝途徑的失調(diào)情況。在作者的研究中，大量參與甘油磷脂代謝、氨基糖和核苷酸糖代謝途徑的代謝物顯示出較高的DA分?jǐn)?shù)。
作者還探索了代謝組學(xué)和基因組特征之間的關(guān)聯(lián)，以推測(cè)對(duì)代謝組學(xué)特征形成有貢獻(xiàn)的潛在基因組驅(qū)動(dòng)因素?；?/span>Recon3D數(shù)據(jù)庫(kù)，分析了極性代謝物豐度與配對(duì)代謝基因的mRNA表達(dá)之間的相關(guān)性。一般來(lái)說(shuō)，這些配對(duì)顯示出較弱的相關(guān)性，反映了代謝網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。此外，作者專(zhuān)注于一份包含24個(gè)已知與癌癥相關(guān)的基因清單，這些基因在三陰性乳腺癌中經(jīng)常發(fā)生突變，并應(yīng)用線性回歸模型（控制混雜因素）來(lái)研究體細(xì)胞突變與代謝物豐度之間的關(guān)聯(lián)。盡管TP53突變是三陰性乳腺癌中最突出的與癌癥相關(guān)的變化，但它們與代謝物的特征關(guān)聯(lián)通常較弱，作者發(fā)現(xiàn)PIK3CA突變與FA的豐度呈正相關(guān)，但與GSSG的豐度呈負(fù)相關(guān)。與此一致的是，最近有報(bào)道稱(chēng)，由PIK3CA突變驅(qū)動(dòng)的FA過(guò)度產(chǎn)生（尤其是花生四烯酸）。
作者進(jìn)一步探索了代謝組亞型、先前定義的轉(zhuǎn)錄組亞型和基于代謝途徑的亞型之間的關(guān)聯(lián)。就轉(zhuǎn)錄組亞型而言，LAR亞型幾乎與代謝組的C1亞型重疊；而B(niǎo)LIS、免疫調(diào)節(jié)型（IM）和間質(zhì)樣（MES）亞型主要分為代謝組的C2和C3亞型。就基于代謝途徑的亞型而言，MPS1亞型與代謝組的C1亞型高度一致，而MPS2和MPS3亞型與代謝組的C2和C3亞型交織在一起。作者還探索了代謝亞型的預(yù)后價(jià)值，并證明BLIS腫瘤包含兩個(gè)預(yù)后代謝亞組（C2和C3）。對(duì)于BLIS腫瘤，代謝亞型C2亞型的無(wú)復(fù)發(fā)生存期（RFS）較代謝亞型C3亞型差。在調(diào)整腫瘤大小、陽(yáng)性淋巴結(jié)數(shù)量和同源重組缺陷評(píng)分類(lèi)別后，代謝亞型仍?xún)A向于成為BLIS患者的獨(dú)立預(yù)后因素。接下來(lái)，作者嘗試通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)方法為BLIS腫瘤建立一個(gè)簡(jiǎn)化的代謝亞型系統(tǒng)。作者利用自助法開(kāi)發(fā)了發(fā)現(xiàn)組和測(cè)試組。對(duì)于發(fā)現(xiàn)組，作者使用了兩種機(jī)器學(xué)習(xí)方法，最小絕對(duì)收縮和選擇算子（LASSO）和支持向量機(jī)（SVM）來(lái)開(kāi)發(fā)工作模型。然后在測(cè)試組中運(yùn)行建立的模型。LASSO和SVM方法在測(cè)試組中都具有良好的預(yù)測(cè)效果。
轉(zhuǎn)錄組學(xué)的LAR亞型幾乎與代謝組學(xué)的C1亞型重疊，后者以富集的鞘脂代謝相關(guān)代謝物為特征。因此，作者分析了鞘脂代謝途徑的詳細(xì)中間產(chǎn)物，以確定LAR腫瘤的關(guān)鍵代謝物。與正常組織和非LAR腫瘤相比，LAR腫瘤的特征是鞘脂酰胺的富集。進(jìn)一步對(duì)代謝物和相關(guān)代謝基因的mRNA表達(dá)進(jìn)行途徑分析表明，在LAR腫瘤中，鞘脂酰胺的新生合成和降解途徑更為活躍，而糖苷和磷酸酯基團(tuán)的轉(zhuǎn)移與非LAR腫瘤相比沒(méi)有顯著上調(diào)。這些結(jié)果表明鞘脂酰胺的新生合成和降解途徑在LAR腫瘤中起著關(guān)鍵作用。特別是，作者對(duì)該途徑中的關(guān)鍵中間產(chǎn)物進(jìn)行了有針對(duì)性的檢測(cè)，包括鞘氨醇、鞘氨酸和S1P，以驗(yàn)證它們?cè)贚AR腫瘤中的富集情況。 總之，作者的研究結(jié)果表明，S1P是鞘脂途徑的重要中間產(chǎn)物，在LAR腫瘤中起著關(guān)鍵作用。PF-543和FTY-720可能是LAR腫瘤的亞型特異性治療方法。
作者進(jìn)一步探索了對(duì)BLIS腫瘤起促進(jìn)作用的重要代謝產(chǎn)物。在分析BLIS腫瘤中特異上調(diào)且預(yù)測(cè)預(yù)后不良的代謝產(chǎn)物后，作者確定了NAAG作為一個(gè)潛在的候選物。作者通過(guò)化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)一步驗(yàn)證了該代謝產(chǎn)物的身份。據(jù)報(bào)道，RIMKLA和RIMKLB這兩種酶負(fù)責(zé)產(chǎn)生NAAG。由于轉(zhuǎn)錄水平上RIMKLB的豐度明顯高于RIMKLA，并且與NAAG的豐度呈正相關(guān)，作者推測(cè)RIMKLB是決定TNBC中NAAG水平的關(guān)鍵酶。作者首先驗(yàn)證了RIMKLB的mRNA表達(dá)與TNBC細(xì)胞系中NAAG豐度的正相關(guān)關(guān)系。選擇了RIMKLB表達(dá)相對(duì)較高的HCC1806和LM2-4175細(xì)胞系，以及RIMKLB表達(dá)相對(duì)較低的Hs-578T細(xì)胞系進(jìn)行進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。當(dāng)在HCC1806和LM2-4175細(xì)胞系中使用shRNA敲除RIMKLB時(shí)，作者觀察到NAAG豐度顯著降低，并伴隨著生長(zhǎng)速率、遷移和侵襲能力的下降。在作者向培養(yǎng)基中添加50 μM的NAAG后，RIMKLB的抑制腫瘤效應(yīng)部分得到了恢復(fù)。此外，NAAG促進(jìn)了Hs-587T細(xì)胞的遷移，根據(jù)作者的濃度梯度實(shí)驗(yàn)，50 μM是最佳濃度。
至此，這篇文章就介紹完啦，總結(jié)一下：作者首先詳細(xì)的探討了三陰性乳腺癌（TNBC）的代謝重編程；第二部分描述了如何通過(guò)極性代謝物和脂質(zhì)組的分析，構(gòu)建一個(gè)大型的TNBC代謝物圖譜；第三部分介紹了TNBC代謝組與基因組之間的全面關(guān)系分析；第四部分?jǐn)⑹隽嘶谶@個(gè)新的代謝數(shù)據(jù)集，細(xì)化了之前的TNBC轉(zhuǎn)錄亞型，并識(shí)別了一些關(guān)鍵的亞型特異代謝物作為潛在的治療靶點(diǎn)。全篇知識(shí)點(diǎn)豐富，有很多值得作者深挖的生信分析的切入點(diǎn)，做乳腺癌研究的小伙伴不要錯(cuò)過(guò)啦！
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