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靶向蛋白组学研究直肠癌生物靶标

直肠癌(colorectal cancer)是人类常见的恶性肿瘤之一。在西方发达国家其发病率位居恶性肿瘤的第二位。生物靶标的研究对于直肠癌的治疗有着重要意义。在过去几十年的许多研究中已经揭示了许多潜在的直肠癌生物靶标,但是却缺乏对血液中生物靶标的研究。这篇文章就使用靶向蛋白组学研究的手段针对血液中的直肠癌靶标进行大规模研究,为直肠癌早起诊断提供重要依据。

关键词:靶向蛋白组学、SRM、生物标志物

生物靶标的研究对于直肠癌的治疗有着重要意义。在过去几十年的许多研究中已经揭示了许多潜在的直肠癌生物靶标,但是却缺乏对血液中生物靶标的研究。这篇文章就使用靶向蛋白组学研究的手段针对血液中的直肠癌靶标进行大规模研究,为直肠癌早起诊断提供重要依据。


Quantitation of putative colorectal cancer biomarker candidates in serum extracellular vesicles by targeted proteomics Scientific Reports -06 October 2017

研究方法

靶向蛋白组学 Targeted proteomics-SRM

研究结果

1. 作者通过在Pubmed中输入cancer+colorectal+expression搜索在2003年到2014年间报道过的直肠癌(CRC)的潜在生物标志物。这些标志物通过以下标准进行确定:通过western blot,Elisa等方法确认在CRC中表达有差异的蛋白;或通过iRNA相关实验确认与CRC疾病发展相关;以及通过大规模组学鉴定法发现的潜在生物靶点。由于血清中的蛋白众多,蛋白丰度差异大,直接对血清中的靶标进行全面研究难度较大,因此作者选用了血清中的extracellular vesicles(EVs)组分进行研究。并且制定了一下的鉴定CRC靶标的策略:先使用shotgun proteomics鉴定EVs中的所有蛋白。再从中选出CRC的潜在生物靶点,使用SRM对这些潜在靶点做定向研究,从而确认其中真实可靠的CRC生物靶点。


2. 制定鉴定策略后,作者首先提取了血清和CRC细胞的EVs,并使用了shotgun proteomics鉴定技术分别对这两个组分的所有蛋白进行鉴定。鉴定结果(图b-韦恩图)分别标明了血清、CRC细胞的EVs组分的所有蛋白和文献搜索的潜在CRC生物靶标的种类,以及各自相交重复的数量。血清、CRC的EVs组分蛋白与文献搜索的潜在CRC靶标的相交部分(下图红色加粗字体)即为EVs组分中的潜在生物靶点。


3.作者使用SRM靶向蛋白组学的研究手段对以上确认的潜在生物靶点进行了鉴定(鉴定的步骤包括靶向肽段的选取,SRM对靶向肽段的鉴定,靶向蛋白分析)。作者选取了正常人,非转移的CRC病人,转移的CRC病人的血清样品,分别提取EVs,再使用SRM进行鉴定。下图显示了部分靶向肽段在三个样品中的含量,由此反映三个样品中各项生物靶标的表达水平。其中对比对照组是否具有显著性差异也在图中进行了标注(*p < 0.05, **p < 0.01, N.S: 非显著性差异)。结果发现多数靶标蛋白属于Annexin蛋白家族,包括Annexin A3,A4,A11。


4. 在了进一步研究以上生物靶标在鉴定早期CRC的灵敏度,作者还使用了SRM对CEA(特异性鉴定后期转移CRC的生物靶标)在正常人、非转移CRC、转移的CRC三个组分的水平进行研究。结果标明CEA在非转移CRC样品中表现出差异的比例为仅38.8%,在转移性的CRC中表现差异的比例为83.3%,这反映出CEA在作为后期CRC的生物靶标更为灵敏,而在前期CRC鉴定中差异不明显。与CRC相比,先前鉴定的EVs中的生物靶标在非转移和转移的CRC样品中都具有至少近80%以上的灵敏度,这表明这些靶标蛋白能够作为前期和后期CRC的生物靶标,为CRC早期鉴定提供重要的依据。


5. 确认以上鉴定的生物靶标的可靠性后,作者选取新一组的病人样品,在这些样品中对以上靶标肽段进行了鉴定,结果标明与之前的鉴定一致,这也再次验证了以上靶标的可靠性。


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