技术专题
蛋白质组学技术---肿瘤标志物“雷达”
文章来源：genecreate
作者：genecreate
发布时间：2019-11-29 14:59
蛋白质组学可以分析、鉴定肿瘤细胞的蛋白质分子变化，为肿瘤的诊断提供极有价值的信息。目前，许多学者应用蛋白质组学技术已经在口腔鳞癌、前列腺癌、肝癌、乳腺癌、结直肠癌、卵巢癌、膀胱癌肾细胞癌、和肺癌等研究中取得了一定成果，部分肿瘤蛋白质组数据库已建立，许多新的肿瘤标志物和一些肿瘤相关的蛋白质已经悄然问世。
蛋白质组学技术：发现蛋白质组学、比较蛋白质组学、修饰蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学
研究思路
案例分析
(1) 口腔鳞癌研究中的应用
口腔鳞癌（Ral squamous cell carcinoma，OSCC）是头颈部恶性肿瘤的最常见类型，表现出高患病率和发病率，OSCC不同组织区域具有特定的组织病理学和分子特征，限制了基于肿瘤-结节-转移（Tumor−node –metastasis，TNM）标准的临床分期，接受标准治疗的患者OSCC复发率在18％至76％之间。因此，评估OSCC患者的预后结果的生物学标志物具有重要的临床意义。
(2) 前列腺癌研究上的应用
前列腺癌是主要的新癌症，是男性的第二大常见癌症和全球第四大常见肿瘤类型。与正常前列腺细胞不同，前列腺癌细胞转录极大失调，细胞增殖不受控制。因此，新发现的控制前列腺癌转录组机制将为诊断和治疗提供有价值的信息。人类基因组在细胞核的三维（3D）空间中分为活跃和不活跃的区室，高接触频率的区域称为拓扑关联域（TAD）。随着细胞从一种类型变为另一种类型，部分TAD会在活跃和不活跃染色质状态之间转换，TAD的状态改变会影响TAD内基因的表达水平，而且基因通常是由位于同一TAD中的增强子调控的。在由CTCF结合的调控元件对之间的染色质环改变，可能会使远距离调控元件的启动子聚集在一起（或分开），从而引起基因表达的变化。因此，转录组可能会受到TAD边界变化的影响。通过原位Hi-C技术，结合ATAC-seq或NOMe-seq（核小体占据和甲基化测序）等方法从中推断出染色质相互作用中涉及的TF，定义了与TF相对应的核小体耗尽区（NDR）。本文研究了a.TAD的表观遗传状态，b.识别并表征正常和癌症特异性的增强子-启动子环。TAD和染色质环的这种特征提供了更详细的前列腺肿瘤发生的表观遗传机制。
(3) 肝细胞癌上的应用
肝细胞癌（HCC）是最常见的恶性肿瘤之一，发病率位居全球第六，全球死亡率位居第三。高频率的早期转移意味着HCC在确诊时通常处于晚期，降低了患者获得及时治愈的可能。因此，通过诸如血清生物标志物的检测来诊断早期HCC是非常重要的。2017年，一篇报道在Oncotarget上的文章，利用iTRAQ蛋白质组学技术手段筛选出乙肝（HBV，n=10）组、肝硬化（LC，n=10）组、肝细胞癌（HCC，n=10）组和健康对照（HC，n=10）组之间的差异表达蛋白，并且对潜在的肝细胞癌标志物进行K均值聚类分析，GO和串联网络分析，最终选取3个肝癌标志物（CD14、GELS和QSOX1）。进行WB验证，综合分析后锁定CD14分子进行ELISA实验确证，发现其具有作为早期肝癌诊断标志物的潜能[1]。
实验流程图
(4) 胆管癌研究上的应用
胆管癌（CCA）包括一组异质性胆管癌，预后较差。某些情况（例如原发性 硬化性 胆管炎（PSC））是危险因素。肝内CCA和肝细胞癌（HCC）之间的非侵入性鉴别诊断有时很困难。Ander Arbelaiz[2]等人选择43例胆管癌，30例胆管炎，29例肝癌患者与32例正常人的血清样本，通过蛋白质组学分析鉴定样本外泌体中的差异表达蛋白，研究者发现胆管癌中FIBG, IGHA1, VNN1, CRP, GGT1andA1AG1 的表达量显著高于其他的三个样本，其中CRP蛋白显示出较高的诊断价值。
之后，异种移植CCA后，作者通过蛋白质组学分析小鼠血液外泌体，从中鉴定到23个人类蛋白，证明肿瘤的外泌体可以分泌到血液中。说明血清EV中发现的CRP蛋白等新型标志物蛋白质作为诊断工具具有潜在的应用价值。
(5) 肺癌研究上的应用
肺癌是死亡率极高的一种癌症，其生存率为15%，是所有癌症中最低的。Grasso CS[3]运用iTRAQ和质谱技术共鉴定出51种差异表达的蛋白质，29种蛋白被上调，22种蛋白被下调。下调的蛋白质主要是参与调节营养或药物代谢的酶。而TGF-β 诱导的大部分蛋白（如原肌球蛋白、热休克蛋白27、谷氨酰胺转胺酶等）参与细胞迁移、粘附和侵袭的调节，在癌症的发生发展过程中起到了一定的作用。
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参考文献
[1] J Guo, R Jing, et al. Identification of CD14 as a potential biomarker of hepatocellular carcinoma using iTRAQ quantitative proteomics[J]. Oncotarget.
[2] Ander Arbelaiz, et al. Serum extracellular vesicles contain protein biomarkers for primary sclerosing cholangitis and cholangiocarcinoma[J]. Hepatology.
[3] Grasso C S . Differential protein expression profiling by iTRAQ-2DLC-MS/MS of lung cancer cells undergoing epithelial-mesenchymal transition reveals a migratory/invasive phenotype[J]. Journal of Proteome Research.
