Gliomen zijn sterk heterogene tumoren van het centrale zenuwstelsel (CZS) die afkomstig zijn van gliacellen en structurele en metabole ondersteuning bieden aan neuronen1, en worden histologisch ingedeeld in subtypen: astrocytomen, oligodendrogliomen en ependymomen2. Volgens het WHO-beoordelingssysteem zijn gliomgraden I en II de laaggradige gliomen (LGG), doorgaans gekenmerkt door trage groeisnelheden en potentiële langetermijnstabiliteit, vaak vatbaar voor chirurgische resectie op basis van anatomische locatie. Daarentegen zijn graden III en IV de hooggradige gliomen (HGG), voornamelijk ongedifferentieerd en kwaadaardig met zeer invasief gedrag en een slechte prognose3. De huidige behandelingen blijven beperkt en grotendeels ineffectief; Hoewel maximale veilige resectie gecombineerd met postoperatieve radiotherapie/chemotherapie de prognose matig verbetert, blijven er aanzienlijke beperkingen en toxiciteiten bestaan door de diffuse infiltratieve groei van tumoren en vage grenzen die radicale resectie voorkomen 4,5. Menselijke gliomen, vooral hoge graden van glioma, zijn sterk vasculaire kwaadaardige tumoren waarvan de groei, proliferatie en invasie sterk afhangen van hun abnormale neovascularisatie, wat een cruciaal kenmerk is van gliomamaligniteit 6,7. De studie gericht op tumorangiogenese heeft aanzienlijke wetenschappelijke waarde voor therapeutische doorbraken.
Angiogenese omvat fundamenteel de proliferatie, migratie en differentiatie van endotheelcellen onder specifieke prikkels, met onderzoek gericht op regulatoren: (i) inducers, waaronder vasculaire endotheliale groeifactor (VEGF)8, vasorine (VASN)9, hypoxie-inducerende factor 1 (HIF1)10, transformerende groeifactor β (TGF-β)11, endocan12, plaatje-afgeleide groeifactor (PDGF)13 en epidermale groeifactor (EGF)14; en (ii) remmers, waaronder angiostatine15, endostatine16, trobbelet-activerende factor receptor-1 (TSP-1)17, en weefselremmers van metalloproteïnasen (TIMPs)18. In fase I/II/III hersentumor klinische proeven richten de meeste anti-angiogene medicijnen zich op VEGF-signaaloverdracht vanwege de centrale rol in angiogenese, geïllustreerd door bevacizumab, een monoklonaal antilichaam dat neovascularisatie remt via VEGF-blokkade 19,20,21. Recente fase II/III-onderzoeken toonden echter geen significant overlevingsvoordeel voor patiënten met gevorderde glioblastoom die bevacizumab plus lomustine kregen versus alleen lomustine 19,20,21,22. Cruciaal is dat anti-VEGF-therapie vasculaire afwijkingen verbetert, maar alleen angiogenese onderdrukt zonder directe tumorcytotoxiciteit en therapieresistentie kan veroorzaken. Daardoor leidt het aanpakken van één of enkele angiogene regulatoren niet tot een radicale genezing; Effectieve strategieën vereisen gelijktijdige onderdrukking van angiogenese en blokkade van tumorinvasie en metastase via vaatbanen. De diagnostische en prognostische waarde van eiwitten bij gliomen is goed vastgesteld, maar de behandeling van kwaadaardige gliomen heeft in de loop der decennia beperkte vooruitgang geboekt.
Proteomica kan wereldwijd alle eiwitten in biologische monsters analyseren, inclusief expressieprofielen, post-translationele modificaties (PTM's) en interacties, met op massaspectrometrie (MS)-gebaseerde technieken, waaronder top-down (TDP) en bottom-up (BUP) benaderingen. High-throughput MS maakt het mogelijk om tienduizenden eiwitten per run te identificeren, waardoor het essentieel is voor het bestuderen van tumormechanismen en het identificeren van therapeutische doelen. Eiwitovervloed en de bijbehorende PTM's kunnen worden vastgesteld in gliomaweefsels en vloeibare biopten zoals bloed en de afgeleiden23, 24, 25, hersenvocht26 en urine27. Voor tumorvasculatuur stimuleren abnormale eiwitexpressies en PTM's pathologische vasculaire veranderingen. De eiwitveranderingen bij gliomneovascularisatie kunnen worden geïdentificeerd met proteomics, die de protocolontwikkeling voor betrouwbare proteomische profilering van glioma-neovascularisatie aanstuurt.
Neovasculaire weefsels zijn echter slechts één van de componenten in het gehele gliomaweefsel. Isolatie en zuivering van neovasculair weefsel uit het gehele gliomaweefsel is de belangrijkste stap voor een nauwkeurige kwantitatieve proteomische analyse van gliomaangiogenese. Laser-capture microdissectie (LCM)28,29,30,31 is een effectieve methode om neovasculaire weefsels uit volledige gliomaweefsels te isoleren en te zuiveren. Het is erg moeilijk om voldoende neovasculaire weefselproteïnen te verkrijgen voor kwantitatieve proteomics. In 2007 probeerde een onderzoeksteam LCM te gebruiken om neovasculaire weefsels van graad IV glioom te scheiden voor proteomica-analyse, waarbij slechts vier eiwitten met MS32 werden geïdentificeerd. Vervolgens gebruikten ze in 2012 continu LCM om neovasculaire weefsels van graad IV gliomen te verrijken voor kwantitatieve proteomics, waarbij slechts 29 eiwitten met MS33 werden geïdentificeerd. Die twee proteomische studies van gliomaangiogenese tonen een zeer lage proteomische doorvoer in gliomaangiogenese, wat het complexe proteomlandschap van gliomaangiogenese niet kan weergeven.
Dit protocol ontwikkelde een procedure die het mogelijk maakt voldoende hoeveelheden neovasculaire eiwitten te verkrijgen voor kwantitatieve proteomics-analyse van glioma-angiogenese, waarmee een grootschalig proteomlandschap van tumorangiogenese wordt opgebouwd. Dit heeft grote wetenschappelijke waarde voor de ontdekking van effectieve angiogenese-gebaseerde biomarkers en anti-angiogenese therapeutische doelwitten/medicijnen.