蛋白质组学和癌症:一个强大的新革命

现在最近的技术进步使研究人员可以研究癌症蛋白质组以前所未有的细节。以及加深我们的理解癌症表型,蛋白质组学是一个关键优势的看着一个直接执行的水平,与蛋白质本身潜在的临床生物标志物或制药目标。

“你可以尽可能多的基因组序列,但最终,你还是不知道,蛋白质实际上是负责疾病的发病和生成,”克莱夫。D 'Santos博士说,英国癌症研究蛋白质组学主管剑桥学院。

但是正在发生一场新的革命。下一代技术正在使研究人员能够进行大规模蛋白质组学分析,开放类似的机会在基因组学什么是可能的。

“当今仪器的灵敏度几乎使我们看计算是一个完整的蛋白质组,”D 'Santos说。”,这也是给我们机会量化这些测量,重要的是,这需要几天甚至几个小时做一个分析。”

癌症生物学研究癌症基因组拥有先进的知识,导致诊断和治疗新方法的许多不同类型的疾病。然而,从蛋白质组学可以更大的潜在的回报。

“积极代理执行的角色,给我们的表型和制药产品的基因,蛋白质,“Jyoti德瑞博士解释说,蛋白质组学和代谢组学实验室主管癌症研究所的研究,伦敦,英国。

蛋白质组学技术

研究人员选择两个主要研究蛋白质组的方法,基于质谱或基于抗体的蛋白质组学。

许多蛋白质组学实验室将选择质谱分析,技术分析和量化的一种选择。最常见的选择是使用“自下而上”的方法基于分裂成肽和蛋白质测序。

”然后我们样品中推断出特定的蛋白质的存在取决于独特的这些肽序列,”D 'Santos解释道。

被称为最常用的方法视数据采集(DDA)。这种重视最丰富的蛋白质和多肽的分析,可以分析的总数在样本依赖于速度和质谱仪的灵敏度。

近年来,一个新的家庭的方法称为Data-Independent收购(DIA),也蓄势待发。这些旨在生成一个非常完整的,无偏见的图片样品的蛋白质组。

”而不是分析下来,这些而不是试图捕捉样本内的一切,然后你有一些复杂的软件试图deconvolute一切,最后确定多肽,”D 'Santos解释道。

更快、更敏感的仪器

“我们现在可以获得一些仪器分辨能力,使我们能够识别峰非常接近——即我们可以分离出的差异只有millidaltons肽,”D 'Santos说。

一般认为是基因组中大约一半的23000个基因表达在细胞在任何一个时间,和一些实验室现在能够识别10或11000蛋白质。

“这是令人兴奋的,我们现在在一个位置我们可以说我们可以识别和量化全蛋白质组,”D 'Santos说。“但另一方面,我们还缺少很多信息每个基因的多个亚型产品。”

为了克服这一点,有一个很大的兴奋使用的潜力“自顶向下”的质谱分析方法。而不是分散的肽,分析这种方法而不是看完整的蛋白质。

“我认为这很重要的原因是转录后修饰,“D 'Santos兴奋地说。“但最难的部分将开发方法完整的蛋白质分析在高通量范围内。”

尽管最近的技术进步,单个细胞蛋白质组学研究人员分析仍然遥不可及。但对未来的希望质量血细胞计数混合动力技术,夫妻质谱与流式细胞术。

“如果你想要长期,我兴奋,特别是在你需要开展蛋白质组学在小数量的细胞,”D 'Santos说。

肿瘤蛋白质组学

研究癌症的蛋白质组学面临独特的挑战,尤其是与分析数据。标准的做法是通过搜索数据库的基础上参考基因组序列。

与癌症”的一个重大问题是由突变引起的,所以它看起来不像参考基因组,“Choudhary解释道。

应对这催生了的方法proteogenomics那里的研究人员生成定制的蛋白质序列数据库利用转录组和基因组信息,询问这些相反。

质谱的发展也使研究人员能够进行更大的规模分析描述的附带损害突变在癌症细胞蛋白质组。

“在最近的一项研究,我们研究在50岁大肠癌细胞系映射所有蛋白质的变化对其基因组建立网络的基因突变影响蛋白质功能,“超说。

“我们现在开始创建不同的癌症类型,”她补充道。“一方面,这种方法会帮助我们了解更多关于癌症生物学,基因识别的一些我们可以认为的关键——“车祸”网站,另一方面,我们的目标将此信息分成药物反应,抵抗,等等。”

其他人正在使用蛋白质组学查询机制,推动癌症生物学的关键过程,如转移。

“我们学院的一个小组最近发现天冬酰胺的转移潜能细胞的影响在乳腺癌的老鼠模型,”D 'Santos说。“所以,我们使用蛋白质组学寻找变化的蛋白质的表达水平细胞小鼠乳腺肿瘤细胞系缺乏某些氨基酸代谢的酶。”

其他新的蛋白质组学技术更直接的临床应用潜力。例如,成像用质谱分析可能导致创新的新工具对癌症诊断或手术。和强大的新PROTACs技术,允许细胞中蛋白质含量的直接调制有很大的潜在的新疗法的发展。

另一个令人兴奋的新方法是使用纳米传感器可以寻找肿瘤然后棚屋,针对肿瘤特异性蛋白酶、肽,可以检测到尿液中,可能会改变我们的早期癌症检测的能力。

蛋白质组学研究的黄金时代

从蛋白质组学这个词是在25年前,有了很大进步。

“我认为这是一个神奇的时代,我们有这样一个神奇的新一代技术的发展,“超兴奋地说。”,但“大爆炸”一直躲避,不是因为我们做错了什么,而只是因为比较基因组学的。”

但研究人员认为,现在是时候对蛋白质组学在革新,充分发挥其潜力的诊断和治疗癌症。

基因组学革命”很相似,但这将是一个更强大的人,因为它是最接近的层能够做一些对你的发现,“超说。