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基于基因测序的肿瘤基因组学信息，可以为患者定制个性化治疗方案，以改善预后，延长患者生存期。然而，许多情况下，基因水平上的突变没有反应在蛋白质水平上，相反，有些蛋白质水平上的表型变化也找不到对应的基因改变。研究人员对相同肿瘤的样品进行基因组和蛋白质组学联合分析时，发现利用蛋白质组学手段能够获得更多有价值的新信息。 2018年11月，美国 Fred Hutchinson 癌症研究中心在国际学术杂志 NatureReviews Clinical Oncology (IF=24.635)杂志上发表了综述性论文。讨论了蛋白质组学在基因组学驱动的癌症临床表征中的重要作用，并阐述了基于质谱的靶向蛋白质组学如何助力癌症精准医疗。 小编将文中主要内容归纳整理，总结如下👇 1. 肿瘤表型受多个生物学过程影响 蛋白是基因的功能执行者，也是肿瘤表型的体现形式和治疗的靶点。基因下游的许多生物学过程会影响蛋白的活性（图1），另外蛋白的翻译后修饰也会改变蛋白的表现形式，因此，并非所有的基因突变都会直接表现在蛋白水平上。所以对于精准肿瘤治疗而言，仅依赖基因组学的测序结果，会遗漏很多重要的信息。蛋白质组学分析可以直接反映肿瘤的表型信息，量化靶蛋白的表达会为肿瘤治疗提供重要依据。  图1 基因组下游的许多过程可以影响肿瘤表型 2. 基于质谱的蛋白质组学 在过去的十年中，基于质谱的非靶向蛋白质组学已经发展成为一种强大的技术，能够对复杂样本在蛋白质组水平上进行检测和定量（图2）。常见的方法有两种：非标记定量和标记定量，非标定量分别检测样本，利用母离子或子离子的响应值定量；标记定量可以混合样本进行检测，利用报告离子的响应强度进行定量。仪器和样品制备方法的发展使得能够在单个氨基酸水平的分辨率下进行蛋白质组范围内的定量检测，这使得蛋白质组学能够与基因组学联合起来进行肿瘤样本的综合分子鉴定 - 即蛋白质基因组学(Proteogenomics)。  图2 非标记（鸟枪法）蛋白质组 3.蛋白质基因组学驱动的研究 蛋白质基因组学是蛋白质组学和基因组学的融合，通过观察基因组数据得出的假设可以在蛋白质水平上进行验证，基因组和蛋白质组学的检测结果整合起来能更好的预测癌症表型。关于蛋白质基因组学，已经有多篇综述发表，有的文章中已经涉及到了对肿瘤的研究。文章体现了蛋白质组学在蛋白质基因组驱动下靶标发现研究中的重要价值。整合的基因组和蛋白质组数据从多方面提高了我们对癌症生物学、生物标志物和药物靶点的认识。  图3 整合蛋白基因组学获得更多信息 4. 靶向质谱分析（SRM/MRM） 靶向质谱解决了传统鸟枪法的局限性（即依赖于注释序列数据库、重复性差、定量一致性差和对低丰度分析物的灵敏度有限等）。最常见的方法为单反应监测（SRM）和多反应监测（MRM），包含目标分子的分离和离子化、检测特定离子并使用内标进行确证（图4）。SRM / MRM 轻松达到亚飞摩尔水平的灵敏度，并且特异性非常高。平行反应监测（PRM） 能够测量复杂基质中的低丰度分析物，因为高分辨率、质量准确度和所有碎片离子的采集相结合可以提供更高水平的灵敏度和选择性。PRM 的使用率可能会继续增长，但 SRM / MRM 是最有可能与临床蛋白质组学应用直接相关的方法，因为其在灵敏度、临床实验室的可用性，仪器成本以及仪器的稳定性等方面比 PRM 更有优势。  图4 基于质谱的靶向实验 5. 临床应用 在临床实验室中基于 MRM 的靶向测定的开发和临床实施需要多步过程。靶向质谱分析作为一种具有良好特征的质谱手段，正逐渐被用于癌症相关蛋白的定量分析。 基于质谱的蛋白质组学最早转化到临床应用，是对血清甲状腺球蛋白水平的检测，血清甲状腺球蛋白是一种重要的生物标志物，用于监测接受分化型甲状腺癌治疗的患者。该方法已经逐渐取代了传统的利用自身抗体检测的手段，后者可以导致较高的假阴性。基于质谱检测血清甲状腺球蛋白的有效性已经被北美的六个临床参考实验室认可，标志着临床质谱应用的重要进步。此外，基于质谱的 MRM 方法 正在用以检测使用他汀类药物治疗后，心血管疾病蛋白质生物标志物的变化，同时 PRM 用于表征从感染患者气管和尿液样本中收集的细菌等临床应用。 文章总结 基于质谱的靶向蛋白质组学分析在过去十年中在技术上已经成熟，现在能够达到与 FDA 批准的免疫分析和其他基于亲和试剂相当的分析性能水平。基于质谱的蛋白质组测定提供了候选生物标志物的发现和生物标志物验证之间的桥梁，并且开始进入临床应用。检测获得的关于蛋白质表达和翻译后修饰等信息需要通过临床试验进行验证，这也是未来质谱在临床研究中的应用模式和研究方向。 参考文献：Bing Zhang, et al. Clinical potentialof mass spectrometry- based proteogenomics [J]. Nature Reviews Clinical Oncology. 2018,11. 诺禾致源长期以来致力于提供领先的基因组学解决方案，并配备了完善的蛋白质组学技术平台。多重优势为您的数据保驾护航，是您进行多组学关联分析的不二之选。欢迎有意者前来垂询。 |
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