湖南中医药大学中医学院解剖教研室 湖南长沙 410208
摘要：随着蛋白质组学概念的提出及其技术的不断发展，人类拥有了一条寻找恶性肿瘤诊断及判断预后重要的线索，这对于恶性肿瘤的发病机制及临床诊治亦具有重要的指导意义。本文着重于蛋白质组学的研究现状、研究意义以及近年来的研究进展，为今后开展恶性肿瘤的蛋白质组学研究提供部分参考依据。
关键词：蛋白质组学；恶性肿瘤
1. 蛋白质组学的概述
众所周知，基因携带遗传信息，蛋白质执行生命功能。蛋白质组是一个动态变化过程中的蛋白质群体，因此，相同细胞内的蛋白质在不同阶段不同过程，甚至于不同的环境不同的生理条件下都可能产生巨大差异，如病变细胞和正常细胞之间，被治疗机体细胞和未治疗机体细胞之间。1994年Marc Wilkins和Keith Williams首先提出蛋白质组（proteome）的概念[1，2]，随即得到大家的公认并迅速发展起来。蛋白质组学[3]（proteomics）从整体的角度研究细胞内蛋白质组成成分及其活动规律，对细胞内动态变化蛋白质的组成成份、表达水平等进行分析研究，明确蛋白质间的联系和相互作用的机理，揭示蛋白质操控细胞生命活动的过程。而肿瘤蛋白质组学（cancer proteomics）则是指将表达于正常组织与疾病组织（从癌前病变到肿瘤发生）之间有明显差异的蛋白质进行分析研究，从而得出具有意义的蛋白质的研究方法 [4]。一个机体由健康状态转变为肿瘤状态，其体内的蛋白质也会出现一系列显著变化，为了明确这些蛋白质在肿瘤的发生发展过程中如何变化，就需要在细胞的整体层面上运用蛋白质组学技术，获取相应的蛋白质表达谱，寻找特异的肿瘤早期诊断标志物，从而达到为肿瘤的早期预防及诊治提供参考依据的目的。
2. 蛋白质组学的常用研究步骤
（1）样品的制备：包括裂解细胞与溶解蛋白质，激光捕获显微切割（Laser-captured microdissection，LCM）[5]技术去除核酸等成分在内的一些非蛋白质成分，从而得到无杂质的蛋白质。
（2）蛋白质的分离技术：包括双向凝胶电泳（2-DE）技术、毛细管电泳（CE）、高效液相色谱（HPLC），可一次性完成蛋白质的分离鉴定[6.7]
（3）蛋白质的检测与图像分析：分离出蛋白质2-DE凝胶、染色、脱色后进行图像分析。
（4）蛋白质的鉴定：包括采用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）获取具有独特意义的肽质量指纹谱[8]（PMF）；同位素标记亲和标签（ICAT）；肽序列标签（PSTs）；蛋白质芯片（Protein chips），成为寻找药物治疗特异性靶点及其作用机制的至关重要的技术，并用于肿瘤的检测、分级、评判疗效及预后。
（5）信息查询：20世纪90年代初，美籍学者林华安（Hwa A. Lim）[9]首先创造和使用了生物信息学一词。它获取、加工、存储、检索与分析生物学实验数据，并诠释数据所蕴含的生物学意义。它是蛋白质组学研究的核心技术之一，常用于对蛋白质功能进行预测和结构分析。
3蛋白质组学研究的意义
积极开展并深入该领域的研究，完善蛋白质谱及数据统计，不仅有助于肿瘤早期诊断、治疗，亦可全面系统地阐述癌变机制，而且对新药开发也有着重要的指导意义。
（1）肿瘤标志物研究：肿瘤标志物（TM），是当肿瘤产生在宿主的机体内时，机体出现一类物质，这种物质由肿瘤细胞合成、分泌，伴随着肿瘤的发生和增殖，当肿瘤发生或增殖状态时它们就会异常产生或升高。它们的存在或量变可以成为探索肿瘤性质的依据，通过分析它们就可以对肿瘤的组织类型、分化情况、转移机理以及恶性程度等进行了解，有助于诊断肿瘤的性质，包括肿瘤的类别，级别等，也可用于指导肿瘤的治疗，判断肿瘤的预后[10]。肿瘤标志物的来源大致分为三类，包括自分泌，不言而喻，即由肿瘤细胞自身所产生并存在于其自身；旁分泌，即由肿瘤组织自身分泌的某些物质促使肿瘤周边组织或间质内组织分泌一些物质，这些物质再刺激肿瘤生长并作用于肿瘤细胞；内分泌，即肿瘤组织分泌的物质对机体某些细胞或组织有较强刺激，因而会加强机体某些组织或细胞的功能，使不会出现在正常机体体液中的物质大量产生并作用于肿瘤继而引起一系列生理病理反应。按其来源可分为细胞和体液肿瘤标志，后者指肿瘤组织分泌到体液（如外周血、尿、脑脊液等）的标志物，如血清中CK19的表达水平可以有效监测乳腺癌的微转移和疗效[11]，VIME的表达情况可用于大致评估肿瘤的来源及判断肿瘤细胞的增殖活性状态[12]。由于蛋白质组学研究其标本可选自血清，组织或细胞培养，方法较多，便于筛选出分子标志物，为肿瘤的早期诊断和风险人群的筛查提供了科学依据。
（2）研究肿瘤如何侵袭转移：癌细胞要进行侵袭转移，必须分泌一些物质将细胞外基质和基底膜等结构的防御功能破坏，形成营养血管，同时加快癌细胞的运动速度扩大运动范围。研究在癌变过程中相应蛋白质含量增加或减少，或从不存在到有表达，不仅有利于发现肿瘤生长、侵袭和转移与机体蛋白质的相关性，而且有利于发现调控癌变的基因和程序。
（3）探讨肿瘤的免疫调节：蛋白质的功能多种多样，包括分子伴侣，调节基本代谢，抗氧化，转录和翻译相关蛋白，免疫功能及离子通道蛋白等，而某些蛋白质本身就是炎症介质或免疫调节剂，对这些蛋白质进行深入研究，有利于发现肿瘤抗体药物及制备更多可预防疾病的疫苗，也对了解肿瘤在发生发展过程中出现的炎症反应及肿瘤如何逃逸机体的免疫作用有相当显著的意义。
4. 蛋白质组学在恶性肿瘤研究中的前景与展望
随着后基因时代的到来，蛋白质组学本身正迅速发展着，同时随之广泛应用于肿瘤标志物研究，人们不断发现各种新型肿瘤标志物并应用于临床，其重要性不言而喻。但由于肿瘤标志物的多样性及复杂性，与国际间研究组织相互合作建立网络数据库，从而加强沟通和合作就显得迫在眉睫。Wei[13]认为建立肿瘤的生物储备和组织库（biorepository and tissue bank）是非常必要的，它可以广泛地增加样本种类及样本量，有利于拓宽发现新型肿瘤标志物的途径。
蛋白质组学技术作为一种随着时代的发展而产生的新型高科技技术，具有高通量、自动化的优点，可对大量样本进行大规模的分析，使更多高度敏感性和具有特异性的肿瘤标志物得以发现并及时应用于临床[14]。Seowetal[15]用蛋白质组学方法对肝癌细胞株进行分析研究，发现了部分与肝癌癌变相关的蛋白质。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆Poonetal[16]用全蛋白组表达谱（comprehansive proteomic profiling）方法将肝癌与慢性肝病患者对比，发现了明显的差异蛋白。卵巢肿瘤在临床上仍缺乏特异的肿瘤标志物，蛋白质组学中的高通量技术和生物信息技术有可能帮助发现有临床应用价值的肿瘤标志物。有研究表明[17，18]，卵巢恶性肿瘤中调节细胞周期的PCNA、癌蛋白（Oncoprotein）等表达增高。在乳腺肿瘤中，核增生抗原和膜蛋白HS90、pHS60在侵袭性癌中有较高表达，应用MALDI-TOF-MS方法可以对乳腺癌病理切检如细针穿刺的样品进行蛋白质组学分析，从而进行临床肿瘤标志物的检测[19，20]。在寻找致病微生物的诊断用蛋白方面，如Borreliaburgdoferi引起的Lyme 氏疏螺旋体病和 Toxoplasma gondil引起的弓形虫病，得出的蛋白质诊断标记还可用于区分疾病的不同时期[21]。有学者[22]甚至通过对不明原因复发性流产进行蛋白质组学的研究，发现淋巴细胞主动免疫疗法可调整并恢复患者的免疫状态，从而维持妊娠并改善结局。因此，有理由相信蛋白质组学技术的产生将使人类在找寻特异肿瘤标志物的进程中迈出巨大的一步。
即便该技术不断发展，依然存在一些不足之处：能用于2-DE 进行检测的蛋白质仍有限制，如疏水性强及强酸强碱性蛋白质；检测蛋白的分子量范围过大或过小已经样本量少会严重影响灵敏度；不同的蛋白质与染料的结合也不同，会影响凝胶图谱上的显色结果；该技术耗时长，花费较高，对重复率有较高要求，且不能完全自动化。这些缺陷使2-DE的应用受到制约。
蛋白质组学研究技术上的问题仍有很多尚未解决，例如敏感性较低，重复性较差，实验成本高，价格昂贵，时间消耗长以及自动化有限等。因此，既要将各个技术手段进行综合运用，取长补短，又要继续研究以克服蛋白质组研究技术中的已知缺陷。目前，人们在利用蛋白质组学技术寻找肿瘤标志物上经验尚浅，实验数据也不够完善，操作技术上仍有待提高，因此需要扩大样本量及严格筛选对照样本，提高操作技术改良实验机器及相应的实验试剂，通过各方面努力以期发现具有敏感性及特异性的的新型肿瘤分子标志物。此外，生物芯片技术的发展提供了大量的数据，这些数据如何进行储备，如何分类和应用，如何从中选择有意义的信息，确定适用于作为研究靶点的基因，如何鉴定某基因的表达与肿瘤发生发展的相关性，如何完善各类化疗耐药及敏感相关差异蛋白谱并使其早期应用于临床，从而选择合适的化疗药物，都有待于进一步深入研究。
参考文献：
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作者简介：彭靖，女，临床医学硕士，助教
论文作者:彭靖,潘波,王芊芊,陈安,李新华
论文发表刊物:《中国误诊学杂志》2017年第4期
论文发表时间:2017/5/4
标签：蛋白质论文; 肿瘤论文; 标志物论文; 细胞论文; 技术论文; 组织论文; 蛋白论文; 《中国误诊学杂志》2017年第4期论文;