卡波西肉瘤（Kaposi Sarcoma,KS）又名多发性特发性出血性肉瘤，是一种多中心性血管性肿瘤[1]，包括4种临床亚型：经典型、地方型、医源型及获得性免疫缺陷综合征相关型。卡波西肉瘤在中国比较少见，主要发生在新疆的维吾尔族及哈萨克族，以经典型为主[2]。

卡波西肉瘤是一种多基因、多蛋白共同参与的复杂的系统性疾病，在DNA、RNA、蛋白质和代谢物等方面存在多种异常。目前，基因组学、蛋白质组学和代谢组学等数据越来越多运用于疾病发病机制的相关性研究，但单一组学数据提供的信息有限，只能片面阐述与疾病的相关性，不能全面分析、解释疾病发生机制，联合多组学数据进行的综合分析可以更深入地了解不同水平的信息，系统全面地筛选与疾病发生发展相关的关键靶点[3]，为解释疾病发展与转归提供全面、深入的病理全景。

1、基因组学在卡波西肉瘤中的应用

基因组学（Genomics）通过微阵列（Microarray）、全基因组测序（Whole Genome Sequencing,WGS）、外显子测序（Whole Exome Sequencing,WES）等技术对生物体全基因进行表征、量化，并对基因间相互关系及生物体的遗传学影响进行阐释，是解析复杂疾病遗传特征的重要工具[4]。

卡波西肉瘤相关疱疹病毒（Kaposi’s sarcoma-associated herpesvirus,KSHV）是卡波西肉瘤重要的致病因素，但病毒与宿主基因间的互作关系并不清楚，一项研究对乌干达坎帕拉29名晚期卡波西肉瘤患者病毒负荷最高的20个肿瘤进行了KSHV全基因组测序。研究显示，肿瘤中的KSHV基因组K5-K6基因区域的过表达以及K8.1基因失活和mi R-K10序列突变与卡波西肉瘤的结节性病变有关，可能参与肿瘤的形成和进展[5]。

目前对免疫疗法治疗经典型卡波西肉瘤的效果尚不明确，ZER等[6]对卡波西肉瘤组织和血液标本进行DNA测序（596/648个基因）和RNA测序（全转录组杂交捕获），结合免疫组化探索其免疫特征，研究发现，卡波西肉瘤患者最常见的基因组改变是FOX1A基因双等位基因拷贝数的丢失，通过该检测组合，研究者可对纳武单抗（Nivolumab）联合伊匹单抗（Ipilimumab）治疗既往治疗进展性经典型卡波西肉瘤患者的疗效和安全性进行评估，在卡波西肉瘤精准治疗方案的探索。

2、转录组学在卡波西肉瘤中的应用

转录组学通过基因芯片技术和基于高通量测序技术的基因表达序列分析、RNA测序（RNA sequencing,RNA-seq）等技术在整体水平上对细胞中所有基因转录及转录调控规律进行研究，是挖掘疾病发病机制、诊断、治疗及预后标志物的重要研究手段。

2.1 基因芯片技术

卡波西肉瘤肿瘤细胞的起源始终存在争议，CHANG等[7]使用能够检测人类基因组中所有外显子的高密度芯片对被感染的KSHV的淋巴内皮细胞（Lymphatic endothelial cells,LEC）进行分析，发现LEC和CD34（+）前体细胞之间存在显著的外显子使用差异，KSHV感染可导致LEC向血管内皮细胞分化。研究表明选择性剪接（Alternative splicing,AS）是病毒感染后细胞重编程的关键组成部分，外显子阵列分析可以以无偏的方式识别之前未披露的潜在致癌途径，检测外显子变化是一种比仅分析m RNA水平更敏感的策略，对于卡波西肉瘤的早期发现和诊断以及卡波西肉瘤的预后具有一定价值。

细胞通过分化、增殖及死亡等方式影响着卡波西肉瘤的发生和进展，相应的mi RNA在该过程中起重要作用，WU等[8]使用第七代mi RCURY LNATM阵列（v.18.0)(Exiqon）对6个配对的卡波西肉瘤和相邻的健康组织进行了mi RNA微阵列分析。在芯片中的3 100个人类mi RNA探针中确定了卡波西肉瘤与相邻健康组织中170个不同表达的mi RNAs(69个上调和101个下调的mi RNAs）。其中显著上调的mi RNAs是mi R-126-3p、mi R-199a-3p、mi R-16-5p和13个KSHV相关的mi RNAs。显著下调的mi RNAs包括mi R-125b-1-3p和mi R-1183。通过一系列生物学性状研究，发现mi R-126-3p通过抑制细胞增殖，抑制细胞侵袭和迁移，促进细胞凋亡，诱导SLK细胞产生G2/M期阻滞，缩短S期细胞比率来抑制抑癌基因，负性调控卡波西肉瘤的生物学行为。生物信息学分析发现PIK3R2基因3'UTR与mi R-126-3p的结合区域高度保守，双荧光素酶报告基因活性检测证实PIK3R2是mi R-126-3p直接作用的靶基因，mi R-126-3p通过下调PIK3R2基因的表达抑制卡波西肉瘤的发生发展。

卡波西肉瘤相关疱疹病毒编码的潜伏蛋白v FLIP K13是卡波西肉瘤病变的重要标志，PUNJ等[9]使用基因阵列分析来确定v FLIP K13在人类血管内皮细胞（Human vascular endothelial cells,HUVECs）中诱导的全局基因表达的变化，发现v FLIP K13通过激活NF-κB途径诱导潜伏感染KSHV的HUVECs中大部分基因的上调，NF-κB的激活对于v FLIP诱导的内皮细胞迁移、侵袭和血管生成至关重要。DING等[10]的数据表明v FLIP激活NF-κB的新机制是通过下调SAP18/HDAC1复合物来促进p65亚单位的乙酰化，这些发现促进了对KSHV诱导的发病机制的理解，并为靶向v FLIP/SAP18/HDAC1复合物作为治疗卡波西肉瘤的一种新策略提供了依据。

在潜伏基因产物中，LANA在病毒发病机制和维持潜伏感染方面具有特别关键的作用。TOTH等[11]利用KSHV基因组中潜伏基因的基因筛选，证明了KSHV LANA将宿主的PRC1和PRC2招募到裂解促进因子上，以抑制新感染后的细胞基因表达。这项研究使用基因芯片技术确定了在从头感染期间启动宿主表观遗传因子顺序招募到KSHV基因组上的KSHV蛋白质，这最终导致全基因组的裂解基因沉默，以建立潜伏期。这些因素的识别有助于更好地理解KSHV持续感染的机制及其相关的发病机制，抑制病毒裂解可以阻断病毒的繁殖，控制疾病进展。

2.2 高通量测序技术

基于高通量测序技术的RNA-seq技术是一种超高密度、无偏倚的测序技术，被用于各种形式肿瘤的转录组分析，为诊断或治疗提供潜在靶点。TSO等[12]首次利用RNA-Seq对肿瘤微环境中的KSHV和细胞基因的表达进行了分析，IP-10（趋化因子）、K2（病毒白细胞介素-6）、K5（免疫识别调节剂）、K7（病毒细胞凋亡抑制剂）和ORF75(ND10蛋白的降解）在病变中的高表达，可能严重阻碍了免疫系统对这些KSHV感染细胞的清除，并促成了癌症的发生。IP-10与HIV感染和疾病进展有关，已观察到IP-10通过与Gai其受体CXCR3-A（一种CXCR3亚型）结合而具有促进细胞增殖的功能，CXCR3-A与共同激活PI3K/AKT或丝裂原活化蛋白激酶（MAPK;ERK和JNK）信号通路，从而促进细胞增殖[13],NGALAMIKA等[14]观察到，在接受ART的艾滋病相关型卡波西肉瘤患者中，疾病进展的IP-10水平持续较高，而那些肿瘤消退的患者的IP-10水平则明显下降。接受ART并接受艾滋病相关型卡波西肉瘤治疗的个体，如果其IP-10水平持续较高，则需要对卡波西肉瘤复发进行更密切的监测。抗IP-10治疗可能是未来治疗艾滋病相关型卡波西肉瘤的一种潜在有效方法，特别是对于有复发风险和对一线化疗反应不佳者[15]。

由Rac1激活的活性氧（Reactive Oxygen Species,ROS）在肿瘤发生中具有广泛的功能，MA等[16]通过对使用KSHV诱导卡波西肉瘤发生的动物模型（m ECK36）进行基因表达序列分析来研究ROS在卡波西肉瘤中的作用以及N-乙酰l-半胱氨酸（N-Acetyl-L-cysteine,NAC）在抑制或预防卡波西肉瘤中的作用。研究显示，KSHV诱导的ROS通过促进增殖和血管生成在卡波西肉瘤发生中起着因果作用，用NAC清除ROS能以KSHV特异性方式阻止肿瘤的生长，结果表明ROS及其分子来源都可以使用NAC或其他食品和药物管理局（Food and Drug Administration,FDA）批准的抑制剂进行治疗，以预防和治疗艾滋病相关型卡波西肉瘤。

卡波西肉瘤分为经典型、地方型、医源型及艾滋病相关型，不同分型卡波西肉瘤基因表达谱也不同。LIDENGE等[17]提供了流行性卡波西氏肉瘤（Epidemic Kaposi's sarcoma,Ep KS）与地方性卡波西氏肉瘤（Endemic Kaposi's sarcoma,En KS）、ART与未感染Ep KS以及男性与女性Ep KS的转录组比较，以确定HIV-1合并感染、ART的影响以及性别对卡波西肉瘤基因表达谱的作用。利用RNA-seq和多参数生物信息学分析发现ART的使用和性别对卡波西肉瘤病变的转录组特征影响很小，与Ep KS相比，参与肿瘤发生和炎症/免疫反应的基因子集在En KS中显示出更高的幅度，加上Ep KS中没有HIV-1的转录物，可能表明HIV-1对卡波西肉瘤的发生有间接或系统的影响，提示可能与卡波西肉瘤的发病机制相关。

卡波西肉瘤相关疱疹病毒编码的mi RNA在病毒肿瘤发生中发挥重要作用，而宿主mi RNA在KS肿瘤发生中的作用尚不清楚。LEE等[18]对卡波西肉瘤异种移植模型的细胞转录组进行高通量小RNA测序，发现mi R-127-3p是最明显下调的mi RNA之一，恢复mi R-127-3p可抑制KSHV驱动的细胞转化和增殖，并通过直接靶向致癌基因SKP2诱导G1细胞周期停滞而抑制了KSHV阳性肿瘤的生长。这些发现确定了mi R-127-3p在卡波西肉瘤中的一种先前未被认识的肿瘤抑制功能，并证明mi R-127-3p/SKP2轴是卡波西肉瘤的一种可行的治疗策略。

3、蛋白质组学在卡波西肉瘤中的应用

蛋白质组学是一门研究基因组中编码的所有蛋白质的学科[19]，采用质谱、二维凝胶电泳、生物信息学等技术对细胞蛋白质进行整体分析，是探索疾病诊断、预后的生物标志物以及新治疗靶点的重要工具[20]。

形态蛋白质组学分析可以深入了解卡波西肉瘤的生物学，并指导蛋白质组学提出新的治疗方法。SALIHI等[21]使用这种形态蛋白组学方法确定了环加氧酶2 (Cyclooxygenase 2,COX2）和Zeste同源物增强子2 (Zeste homolog enhancer 2,EZH2）是卡波西肉瘤患者表现出的致病表型的驱动因素。然后，根据这些发现推荐个性化治疗，包括使用二甲双胍和/或塞来昔布治疗，这两种药物都可以抑制COX2/EZH2的表达和KSHV的复制。

卡波西肉瘤相关疱疹病毒的基因表达与宿主细胞信号通路调控密切相关，前期研究表明KSHV ORF45有助于在KSHV裂解复制过程中持续激活细胞外信号调节激酶（ERK）和核糖体S6激酶（RSK），这种激活的机制尚不清楚。AVEY等[22]使用质谱为基础的磷蛋白组学筛选确定了KSHV感染细胞中ORF45激活RSK的推定底物，验证了几种假定底物的ORF45/RSK依赖磷酸化。研究得出ORF45/RSK/e IF4B信号轴对于具有高度结构化的5'非翻译区（UTRs）的m RNAs的高效翻译至关重要。在KSHV的裂解复制过程中，一部分蛋白质被磷酸化，这种磷酸化依赖于KSHV ORF45介导的RSK激活，KSHV ORF45通过调节RSK活性操纵宿主细胞机制的组成部分。该研究对KSHV和其他RSK活性失调疾病的病理生物学具有重要意义。

已知K15编码的非结构膜蛋白p K15激活多种细胞内信号传导途径，这些途径有助于KSHV在内皮细胞中的血管生成特性及其从潜伏期重新激活，了解p K15如何激活细胞内信号通路是在KSHV感染细胞中特异性靶向这些过程的先决条件。ABERE等[23]通过使用免疫沉淀和质谱结合方法识别p K15相关的细胞蛋白，证明了其中一种被识别的蛋白质PI3K-C2α，参与p K15依赖的细胞内信号转导和潜伏期的病毒再激活。在功能上，研究发现PI3K-C2α的si RNA缺失可以减少KSHV的裂解复制。该研究对于未来旨在破坏p K15激活细胞内信号传导以阻止KSHV复制和肿瘤发生的干预策略具有重要意义。

近年来质谱仪器在灵敏度和特异性方面取得了相当大的进步，导致检测产量显著提高。NABIEE等[24]通过超高分辨率Qq飞行时间质谱（UHR-Qq TOF）检测纯化的KSHV病毒粒子的蛋白质组成，将KSHV ORF9、ORF23、ORF35、ORF48、ORF58、ORF72/v Cyclin、K3、K9/v IRF1、K10/v IRF4和K10.5/v IRF3添加到可被纳入病毒粒子的KSHV蛋白列表中。将这些蛋白质添加到KSHV病毒粒子蛋白质组中，为病毒粒子相关蛋白质介导的KSHV感染早期事件提供了新的和重要的见解。

卡波西肉瘤相关疱疹病毒编码的E3连接酶K5，具有广泛的靶标特异性。GABAEV等[25]通过对KSHV重新激活后内皮细胞蛋白质组的变化进行系统和无偏的分析发现CRISPR-Cas9有效靶向KSHV基因组。一个互补的KSHV全基因组CRISPR基因筛查确定K5是负责下调两个KSHV靶标Nectin-2和CD155的病毒基因。该研究可能为卡波西肉瘤提供新的治疗方法。

4、代谢组学在卡波西肉瘤中的应用

代谢组学通过质谱（Mass spectrum,MS）和核磁共振（Nuclear magnetic resonance,NMR）等技术对生物体内所有代谢物进行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式，作为一种相对快速、准确、无创的方法，在挖掘疾病早期诊断标志物、寻找药物疗效评价分子和发现新的治疗靶点等方面具有巨大潜力[26]。

病毒感染可引起宿主代谢重编程，这一过程在癌细胞生长、维持和转移中起着重要作用。因此，更好地了解癌细胞的代谢变化可能有助于针对肿瘤代谢的治疗。CHOI等[27]通过代谢组学分析显示，KSHV感染增加了非必需氨基酸代谢物，特别是脯氨酸。KSHV K1癌蛋白与PYCR酶相互作用并激活，增加了细胞内脯氨酸浓度。在体外3D培养条件下，K1-PYCR相互作用诱导的脯氨酸生物合成增加对KSHV介导的转化和体内肿瘤发生至关重要。脯氨酸生物合成PYCR基因和脯氨酸降解PRODH基因的表达分别被c-Myc癌蛋白和p53肿瘤抑制因子直接上调。这共同证明了脯氨酸-p5c代谢轴是肿瘤细胞生长的关键检查点，也是辅助癌症治疗的潜在靶点。这表明K1和PYCR的相互作用可能是治疗KSHV衍生肿瘤的潜在靶点。

卡波西肉瘤相关疱疹病毒调节许多宿主细胞信号通路，激活内皮细胞，包括脂质代谢的主要代谢通路。SYCHEV等[28]研究表明参与过氧化物酶体脂质代谢的蛋白质，包括ABCD3和ACOX1，是潜伏感染细胞存活所必需的。过氧化物酶体是脂质信号的十字路口，并在上游必需脂肪酸（AA、EPA和DPA）和它们在潜伏KSHV感染期间下游代谢（DHAP、DHA）之间架起桥梁，该研究提供潜在的新的组合分子治疗靶点。

5、小结与展望

多种组学分析在卡波西肉瘤研究中取得了令人瞩目的成果，如肿瘤起源、致瘤机制及预后评估等方面提供了越来越多数据支持，但往往只在某一方面表现出卓越的性能，面对复杂的病因和致病机制，综合多组学数据分析，结合不同组织学类型的数据可提供更深入的疾病信息，系统和完整地了解卡波西肉瘤的进展。未来的研究应使用系统生物学方法整合多组学数据，并积极运用于卡波西肉瘤的临床诊疗及预后及安全性评估中，为精准治疗奠定坚实的基础。

参考文献:

[3]王昕玥,渠鸿竹,方向东.组学大数据和医学人工智能[J].遗传,2021,43(10):930-937.

基金资助:新疆维吾尔自治区自然科学基金重点项目(2022D01D23);新疆维吾尔自治区重点研发计划项目(2021B03001-1)~~;

文章来源:阿娅江·塔拉甫,王鹏,康晓静.多组学技术在卡波西肉瘤中的应用研究[J].中国艾滋病性病,2023,29(11):1276-1280.