腫瘤基因組和轉(zhuǎn)錄組的分析現(xiàn)在已經(jīng)成為發(fā)現(xiàn)新生物標(biāo)記物的工具椭盏，但是蛋白質(zhì)組表達(dá)的改變更可能反映腫瘤病理生理學(xué)的變化组砚。過去，臨床診斷依賴于基于抗體的檢測策略庸汗，但這些方法有一定的局限性惫确。質(zhì)譜（MS）是一種強(qiáng)有力的方法手报，使人們越來越全面地了解蛋白質(zhì)組的變化蚯舱，從而推動個性化藥物的發(fā)展。
來自加拿大多倫多大學(xué)健康網(wǎng)絡(luò)瑪格麗特公主癌癥中心的研究人員在《Clinical Proteomics》雜志發(fā)表了基于MS的臨床蛋白質(zhì)組學(xué)研究進(jìn)展掩蛤，特別關(guān)注了癌癥研究枉昏。研究人員詳細(xì)概述了臨床樣本類型、樣品制備技術(shù)揍鸟、質(zhì)譜配置兄裂、蛋白定量策略以及癌癥組織/體液蛋白組學(xué)的研究進(jìn)展句旱。
臨床蛋白組學(xué)方法概述
研究人員對臨床樣本類型、蛋白純化方法晰奖、質(zhì)譜配置谈撒、蛋白定量策略等方面進(jìn)行了詳細(xì)描述。
臨床樣本類型：1）對臨床組織的直接蛋白質(zhì)組學(xué)研究越來越普遍匾南，保存組織樣本的方法一般有新鮮冷凍（FF）啃匿，福爾馬林固定石蠟包埋（FFPE）和最佳切割溫度嵌入等。從蛋白質(zhì)組覆蓋率的角度來看蛆楞，F(xiàn)F是首選的保存方法溯乒，但FFPE組織已經(jīng)儲存了幾十年，為臨床蛋白質(zhì)組學(xué)提供了廣泛的臨床隨訪和寶貴的資源豹爹。組織樣本可以通過激光捕獲顯微切割（LCM）進(jìn)一步制備裆悄，以增加空間分辨率元素。2）非侵入性或微創(chuàng)方式（即液體活檢）獲得的臨床樣本是研究新生物標(biāo)志物的理想樣本臂聋。最常被分析的生物體液是血液（血漿纵刘、血清）和尿液集惋，其他體液包括前列腺分泌物、唾液、眼淚蓝丙、腦脊液（CSF）和腹水等。
臨床樣本制備：蛋白質(zhì)組學(xué)樣本制備尚無統(tǒng)一的方案灿渴，但應(yīng)根據(jù)蛋白質(zhì)組的復(fù)雜程度叹侄、樣品的可利用量和研究目標(biāo)對所選擇的策略進(jìn)行優(yōu)化/選擇。MS樣品制備的第一步包括從臨床樣品中分離和提取蛋白質(zhì)扒秸。這包括提取試劑播演，如不同的有機(jī)溶劑和洗滌劑，然后是組織破壞技術(shù)伴奥，如凍融循環(huán)写烤、超聲或機(jī)械破壞，以最大限度地提高蛋白質(zhì)提取和溶解拾徙。最近開發(fā)了不同的蛋白質(zhì)純化技術(shù)洲炊，如FASP, MStern，S?trap尼啡，SP3暂衡，iST等，減少了蛋白質(zhì)消化時間要求崖瞭，并將樣品損失降至最低狂巢，提升整體操作效率。
質(zhì)譜配置及掃描模型：ESI依賴于成熟的反相納米LC技術(shù)或與毛細(xì)管電泳相結(jié)合书聚，對基于發(fā)現(xiàn)的實(shí)驗更為實(shí)用唧领。正交肽分離技術(shù)在臨床蛋白質(zhì)組學(xué)研究中的應(yīng)用越來越廣泛藻雌。為了提高蛋白質(zhì)組的覆蓋率，可以通過堿性反相液相色譜或強(qiáng)陽離子交換色譜分離肽池斩个。
大多數(shù)基于發(fā)現(xiàn)的臨床蛋白質(zhì)組學(xué)研究仍然使用基于數(shù)據(jù)依賴采集模式（DDA）識別潛在的生物標(biāo)志物或獲得生物學(xué)見解胯杭，目前臨床蛋白質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域正在向數(shù)據(jù)非依賴采集（DIA）轉(zhuǎn)變。
蛋白定量策略：一般來說受啥，相對定量策略用于基于發(fā)現(xiàn)的臨床蛋白質(zhì)組學(xué)歉摧。相對定量通常依賴于穩(wěn)定同位素標(biāo)記的使用，從而產(chǎn)生共價衍生肽腔呜，如SILAC叁温，比較新的策略有TMT和iTRAQ。目標(biāo)蛋白被鑒定出來后就需要進(jìn)一步驗證核畴，雖然基于抗體的技術(shù)（如ELISA）履行了這一職責(zé)膝但，但基于MS的靶向檢測非常適合于驗證，尤其是在沒有合適的抗體可用的情況下谤草，最常用的方法是多重反應(yīng)監(jiān)測（MRM）質(zhì)譜跟束，新技術(shù)有平行反應(yīng)監(jiān)測（PRM）質(zhì)譜。
臨床蛋白組學(xué)在癌癥研究中的應(yīng)用
組織樣本
“發(fā)現(xiàn)類”基礎(chǔ)研究：使患者腫瘤組織的常規(guī)蛋白質(zhì)組學(xué)分析已成為發(fā)現(xiàn)生物標(biāo)記物丑孩、生物途徑以及與現(xiàn)有基因組/轉(zhuǎn)錄組整合研究的重要手段冀宴。基于組織的蛋白質(zhì)組學(xué)策略已被應(yīng)用于許多癌癥類型的研究温学，包括前列腺癌略贮、乳腺癌、黑色素瘤仗岖、肺癌逃延、卵巢癌和口咽癌。一般研究思路為將癌組織樣本與來自同一患者的“健康”相鄰對照組進(jìn)行比較轧拄，以尋找潛在的診斷生物標(biāo)志物揽祥。同時，比較不同階段癌癥患者的預(yù)后信息檩电。一旦確定了少量的候選蛋白質(zhì)拄丰，通路分析就可以深入了解這些蛋白質(zhì)是如何與腫瘤發(fā)生、增殖俐末、轉(zhuǎn)移和其他癌癥驅(qū)動過程相關(guān)的料按。隨后通常采用基于抗體的技術(shù)，在較大的獨(dú)立隊列中補(bǔ)充/驗證差異表達(dá)結(jié)果鹅搪。
靶標(biāo)/多位點(diǎn)驗證：迄今為止站绪，組織蛋白質(zhì)組學(xué)研究主要集中在基于發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)研究上遭铺，這些研究揭示了很多潛在的癌癥標(biāo)志物丽柿。后續(xù)需要朝腫瘤常規(guī)分析的方向恢准，開發(fā)有針對性的MS檢測方法，比如組織裂解物的PRM甫题，將成為更主流的方向馁筐。
關(guān)注蛋白組學(xué)中的空間分辨率：量化組織蛋白質(zhì)組變化時需要考慮的一個因素是腫瘤的異質(zhì)性。研究人員正在努力區(qū)分源于疾病進(jìn)展的蛋白質(zhì)表達(dá)的變化坠非，以及那些源于組織異質(zhì)性和次生生物學(xué)途徑的變化敏沉，激光捕獲顯微切割（LCM）的發(fā)展為分離腫瘤橫截面的特定區(qū)域提供了一個強(qiáng)有力的工具。質(zhì)譜成像（MSI）技術(shù)也提供了空間信息并顯示了其在臨床上的潛力炎码。此外盟迟，腫瘤的異質(zhì)性使得蛋白質(zhì)組學(xué)需要單細(xì)胞分辨率，一種基于MS通過將抗體探針耦合到獨(dú)特的穩(wěn)定重金屬同位素的“質(zhì)量細(xì)胞術(shù)”潦闲，允許在單個細(xì)胞中監(jiān)測幾十種蛋白質(zhì)標(biāo)記物攒菠。
多組學(xué)分析：雖然許多癌癥的基因組和轉(zhuǎn)錄組已經(jīng)被很好地闡明，但是癌癥蛋白質(zhì)組及其與上游基因組改變的關(guān)系卻鮮有文獻(xiàn)記載歉闰。近年來辖众，越來越多的研究開始整合各級組學(xué)數(shù)據(jù)來描述腫瘤的綜合多組分評估。未來和敬，蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)集與基因組水平數(shù)據(jù)的整合將在未來腫瘤學(xué)和個性化醫(yī)學(xué)研究中變得越來越普遍凹炸。
體液樣本
在臨床實(shí)驗室檢測中，血液是最廣泛用于疾病診斷昼弟、預(yù)后和治療結(jié)果的體液啤它。2002年啟動的人血漿蛋白質(zhì)組計劃（HPPP）旨在通過MS生成一個人類血漿和血清蛋白質(zhì)組的開源數(shù)據(jù)庫。
尿液是另一種常見的采樣人體體液舱痘，因為它產(chǎn)生量大蚕键，可以很容易地以非侵入性的方式收集。70%的尿蛋白來自腎臟和尿道衰粹，這是一個很有價值的尿路監(jiān)測資源锣光；剩下的30%的尿蛋白來自腎小球?qū)ρ旱倪^濾，這表明尿液也可以幫助我們了解遠(yuǎn)處器官的癌癥铝耻。同時誊爹，尿液是前列腺癌生物標(biāo)志物的重要來源。
除了血液和尿液外瓢捉，還有多種可供選擇的人體體液有可能被用來發(fā)現(xiàn)生物標(biāo)志物频丘，例如腦脊液作為一種有價值的生物標(biāo)志物來源不能被忽視，因為它最近被證明含有超過3300個總蛋白泡态，并在大腦特異性蛋白質(zhì)中富集搂漠。后續(xù)這些替代體液蛋白質(zhì)組將被進(jìn)一步詳細(xì)描述，作為尋找強(qiáng)有力的非侵襲性癌癥生物標(biāo)志物的一部分某弦。
總結(jié)
由于標(biāo)準(zhǔn)化桐汤、高通量的樣品制備技術(shù)而克，臨床蛋白質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域可能會在臨床隊列規(guī)模上迅速擴(kuò)大。這將最大限度地減少因統(tǒng)計不足而導(dǎo)致的研究頻率怔毛，并提高將候選生物標(biāo)志物和藥物靶標(biāo)轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用的效率员萍。蛋白質(zhì)組學(xué)將越來越成為癌癥系統(tǒng)生物學(xué)的重要組成部分，它整合了基因組學(xué)拣度、表觀基因組學(xué)碎绎、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和PTMs的多組學(xué)數(shù)據(jù)。這將要求更高的計算能力來處理和分析日益龐大的數(shù)據(jù)抗果。質(zhì)譜儀靈敏度和速度的進(jìn)一步提升將使蛋白質(zhì)組的深度覆蓋更加有規(guī)律筋帖，尤其是不需要進(jìn)行大量的預(yù)分離。檢測/定量水平的提高也將使臨床蛋白質(zhì)組學(xué)向最小輸入樣本量和單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)方向發(fā)展冤馏。最后幕随，數(shù)據(jù)分析流程優(yōu)化將提供更多的診斷和預(yù)測準(zhǔn)確性相對于單一的標(biāo)志物。這些進(jìn)展都是基于MS的臨床蛋白質(zhì)組學(xué)所必需的宿接，以充分發(fā)揮其將研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為臨床實(shí)踐改進(jìn)的潛力赘淮。
首發(fā)公號：國家基因庫大數(shù)據(jù)平臺
參考文獻(xiàn)
Macklin A, Khan S, Kislinger T. Recent advances in mass spectrometry based clinical proteomics: applications to cancer research[J]. Clinical Proteomics, 2020, 17: 1-25.
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