最近的技术进步使研究人员能够以前所未有的细节研究癌症蛋白质组。除了加深我们对癌症表型的理解外，蛋白质组学还有一个关键优势，因为它研究的是直接可操作的水平，蛋白质本身就是潜在的临床生物标志物或药物靶点。
英国剑桥癌症研究所蛋白质组学负责人Clive D 'Santos博士说:“你可以对尽可能多的基因组进行测序，但最终，你仍然不知道哪些蛋白质实际上是导致疾病发生和产生的原因。”
但一场新的革命正在发生。下一代技术现在使研究人员能够进行大规模的蛋白质组学分析，为基因组学的可能性开辟了类似的机会。
D’santos说:“如今仪器的灵敏度使我们几乎可以看到计算出来的完整蛋白质组。”“这也让我们有机会量化这些测量结果，重要的是，只需要几天甚至几个小时就可以进行分析。”
研究癌症基因组提高了我们对癌症生物学的认识，并导致了诊断和治疗许多不同类型疾病的新方法。然而，蛋白质组学的潜在回报可能更大。
英国伦敦癌症研究所蛋白质组学和代谢组学实验室主任Jyoti Choudhary博士解释说:“发挥表型作用的活性物质是基因的产物，也就是蛋白质。”
蛋白质组学技术
研究人员有两种主要的方法来研究蛋白质组，它们要么是基于质谱分析，要么是基于质谱分析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，并选择分析和量化技术。最常见的选择是使用“自下而上”的方法这种方法的基础是将蛋白质分解成多肽并对其进行测序。
D 'Santos解释说:“然后，我们根据这些肽序列的独特性来推断样本中特定蛋白质的存在。”
最常用的方法是视数据采集(DDA)。这种方法优先分析最丰富的蛋白质和多肽，样品中可分析的总数量取决于质谱仪的速度和灵敏度。
近年来，一种新的方法被称为Data-Independent收购(DIA)等公司的势头也在增强。这些方法旨在生成样本蛋白质组的极其完整、无偏倚的图像。
D 'Santos解释说:“这些方法不是进行分析，而是试图捕捉样本中的所有东西，然后在最后使用一些复杂的软件来尝试去除所有东西并识别肽。”
更快，更灵敏的仪器
D’santos说:“我们现在可以在一些仪器上获得分辨率，使我们能够识别距离非常近的峰，这意味着我们可以分离出只有千兆吨差异的肽。”
一般认为，基因组中23000个基因中大约有一半在一个细胞中同时表达，现在一些实验室一次就能识别出10到11000个蛋白质。
D 'Santos说:“令人兴奋的是，我们现在可以说我们可以识别和量化完整的蛋白质组。”“但另一方面，我们仍然缺少关于每个基因产物的多种亚型的大量信息。”
为了克服这个问题，人们对使用人工智能的潜力感到非常兴奋“自上而下”的质谱分析方法．这种方法不是分析碎片化的多肽，而是观察完整的蛋白质。
“我认为这很重要的原因是翻译后修饰，”D’santos兴奋地说。“但最难的部分将是开发高通量的完整蛋白质分析方法。”
尽管最近的技术进步很大，但单细胞分析对蛋白质组学研究人员来说仍然遥不可及。但未来还是有希望的质量血细胞计数这是一种结合质谱和流式细胞术的混合技术。
D 'Santos说:“如果你着眼于长远，我对它的发展方向感到兴奋，特别是你需要在少量细胞上进行蛋白质组学研究。”
肿瘤蛋白质组学
研究癌症蛋白质组学的研究人员面临着独特的挑战，尤其是在分析数据方面。标准的方法是基于参考基因组序列．“癌症的一个大问题是它是由突变引起的，所以它看起来不像参考基因组，”乔杜里解释说。
对此的回应催生了……的方法proteogenomics研究人员使用转录组学或基因组学信息生成定制的蛋白质序列数据库，而不是询问这些信息。
质谱的进步也使研究人员能够进行更大规模的分析，以描述癌细胞突变对蛋白质组的附带损害。
“在最近的一项研究中，我们研究了在50个结直肠癌细胞株中乔杜里说:“我们将蛋白质的所有变化与它们的基因组进行比对，以建立影响蛋白质功能的基因突变网络。”
“我们现在开始为不同类型的癌症创造它们，”她补充道。“一方面，这种方法将帮助我们更多地了解癌症生物学，识别一些我们认为至关重要的基因——‘车祸’位点，另一方面，我们的目标是将这些信息与药物反应、耐药性等联系起来。”
其他人则利用蛋白质组学研究癌症生物学中驱动关键过程的机制，如转移。
“我们研究所的一个团队最近发现了这一点天冬酰胺影响细胞的转移潜能在乳腺癌小鼠模型中，”D’santos说。“因此，我们使用蛋白质组学来寻找改变小鼠乳腺肿瘤细胞系细胞表达水平的蛋白质，这些细胞缺乏代谢这种氨基酸的某些酶。”
其他新的蛋白质组学技术具有更直接的临床应用潜力。例如,质谱成像可能会为癌症诊断或手术带来创新的工具。而强大的新PROTACs允许直接调节细胞中蛋白质水平的技术对新疗法的发展具有很大的潜力。
另一个令人兴奋的新方法是使用可以发现肿瘤的纳米传感器然后，在对肿瘤特异性蛋白酶的反应中，可以在尿液中检测到肽，这可能会改变我们早期检测癌症的能力。
蛋白质组学研究的黄金时代
自从蛋白质组学这个词大约25年前首次被创造出来以来，已经取得了很大的进展。“我认为这是一个了不起的时代，我们在新一代技术上取得了如此惊人的发展，”Choudhary兴奋地说。“但‘大爆炸’一直没有出现在这个领域，不是因为我们做错了什么，而是因为与基因组学的比较。”
但研究人员认为，现在是时候让蛋白质组学充分发挥其在癌症诊断和治疗方面的革命性潜力了。
乔杜里说:“这与基因组学革命非常相似，但它将是一次更强大的革命，因为它是最接近于能够对你的发现采取行动的一层。”
