蛋白质组学在精密医学的重要作用

基因科学的进步使得研究人员研究个人和群体的整个基因组。许多复杂的过程,影响健康和疾病已经被基因组学,使分析单个基因响应特定的药物。虽然这些引人注目的进步之路精密医学,这是越来越明显,基因组学揭示只有临床情况的一部分。

蛋白质组学,表达的蛋白质的结构和功能的研究在一个生物体,可以帮助填写重要的空白。由于生物体的基因编码的指令构建每个蛋白质,蛋白质组学和基因组学是密不可分的。通过结合这两个令人兴奋的领域的研究中,研究人员可以获得接近真正实现精密医学和确保正确的治疗是在正确的时间送到正确的病人。

解决复杂的蛋白质组学和生物标志物的发现

而个体的基因组包含的所有信息开发、基因是静态的。重要的是,蛋白质组反映了病人的健康的实时状态,因此可能更适合诊断病人的当前状态,并预测未来发展的一种疾病。但比基因组学、蛋白质组学更具有挑战性很大程度上是因为所涉及的复杂的化学反应。

蛋白质组学的最大障碍之一是蛋白质样品的复杂性,它可能包含成千上万的不同蛋白质在不同浓度高动态范围。为了克服这个障碍,研究人员使用先进的技术分析和解释大量数据等质谱分析(女士),帮助蛋白质生物标记物的发现小说。

值得注意的是,在蛋白质组学实验中,蛋白质必须首先被消化成肽,然后通过色谱分离,最后通过质谱分析。生成的蛋白质组样品之间的10000年和100000年肽/样本,色谱分离需要降低复杂性和通过逐步引入肽进入质谱仪进行分析,这可能要花几分钟至几小时,这取决于实验条件和质谱仪的速度。幸运的是,新的进步女士正在显著增加吞吐量成为可能,让研究人员加快分析和过程每天多达180个样本。

质谱获得的数据在两个方面:视数据采集(DDA)和data-independent采集(DIA)——换句话说,这些都是礼仪中引入质谱仪的肽片段。多哈回合顺序方法包括获取数据,一次一个肽,开始与最激烈和进步最激烈。随着色谱分离的发展,并不是所有的肽都是分散的,因为连续的本质的过程。DIA的方法包括分裂所有肽在给定m / z范围同时,然后使用软件deconvolute结果。这种方法允许更多的多肽分散从而提供更高的再现性,更好的定量蛋白质组学实验的准确度和精密度。DIA方法可以描述成千上万的蛋白质和产生更少的缺失值,使其适合大群超过100个样本。

蛋白质生物标记物的鉴定是平移蛋白质组学研究的一个重要方面。在过去的二十年里,科技加速了女士由于这些样品制备技术的发展,仪器和数据分析管道。这使得研究人员获得数据一致,克服共同的挑战如不恰当的解释,额外的测试和长期的临床试验。

确保准确性和克服假阳性

在寻找新颖的蛋白质生物标记物在精密医学研究,科学家必须确认一个给定的光谱模式不是一个假阳性可以来源于样本污染或检测现有的蛋白质。幸运的是,MS-based蛋白质组学数据分析,科学家们已经开发和应用不同的方法来估计错误发现率(罗斯福)光谱匹配过程。估计罗斯福的一个实验是重要的评估和维护质量的蛋白质鉴定。普遍接受的方法是target-decoy策略,提出了新的策略和应用领域。

有前途的技术进步

进行定量蛋白质组学的研究人员研究精密医学现在受益于重要技术的进步催生新发现潜在的数以百万计的世界各地的病人。

Orbitrap analyzer-based质谱仪,例如,不仅使罗斯福的估计更准确,但也更高的信心在蛋白质和肽识别和比其他方法更准确和精确的量化通过更高的分辨能力和更好的质量精度。事实上,一些仪器可以实现480000决议女士与< 3 m / z 200 ppm RMS质量准确性。

有广泛的预构建和优化方法多样化的应用程序和工作流模板可用。例子包括串联质量标签(TMT)工作流,可以多路18单个细胞在一个蛋白质组学分析,大大提高吞吐量和翻译修饰分析如phosphoproteomics 60社民党这可以揭示高吞吐量的耐药机制的新见解。

由于越来越多的技术进步和加速工作流在蛋白质组学,现在可以扩大重点包括新界。单细胞蛋白质组学现在是一个可行的研究领域由于女士的敏感性显著改善工作流程,使直接洞察细胞间动力学。这将导致更大的理解细胞信号通路和细胞异质性,这对精密医学的发展是至关重要的。此外,MS-based单细胞蛋白质组学有潜力改变疾病的诊断和治疗,使识别特异蛋白生物标记的单细胞水平。

在短短的时间之内,技术进步将产生一个完整的数字指纹的患者样本,能够链接表型,诊断、治疗和结果在分子水平上。此外,在数据处理和软件创新将使医疗专业人士管理适当的治疗在适当的时间适当的个人——精密医学的最终目标。