生物标志物的蛋白组学研究-高通量质谱分析

因子 等 。通过 体液 （ 括血 液 、 包 尿液 、 脊液 等 ） 测 脑 检 生物 标志 物是 很方 便 的 ．同 时对病 人 的伤 害也 最 小
（ 需 要 组织 活 检 标 本 ） 不 的方 法 ， 因此其 在 大 规 模 早
期 普 查 、 选 中 的优 势 很 明显 。 筛
２ 生 物 标 志 物 的 验 证 生物标 志 物 的发现 需 要经 过 复杂 的鉴 定 、 证 、 验
美 国国立 卫 生研 究 院路 线 图（ Ｉ ｏｄ ｐ发 展起 来 Ｎ Ｈ ｒａ ｍａ ） 的一个 新概 念 ．旨在将 实 验室 的研 究 成果 快 速有 效
确认 ３部 曲 ，其最 终确 认 必须 在 临床 完成 。一般 而
言 ， １步是 检 测方 法 的建 ￣（ｓａ ｅｅｏｍ ｎ）优 第 ａｓｙｄｖｌ ｅｔ， ｐ
粒长 度 、 ｃ反应 蛋 白 、 维蛋 白原 、 纤 白介 素 、 瘤 坏死 肿
的基础 与 临床研 究 是 两大 主要 的生物 标 志物研 究 的 推 动力 量 ；预后 标 志 物决 定着 病人 从 疾病 或 者疾 病 复发 中 回复到 健康 状 态 的机会 ：替代 性 终点 生物 标
志物（ ｒｏａｅｂｏ ａｋｒ 用 于取 代 临床 终点 事件 ， ｓ ｒｇ ｔ ｉｍ ｒｅ） ｕ 是
献 。 由于分 析化 学 的快 速发 展 ， 目前 包括 ＭＡ Ｄ 和 Ｌ Ｉ
通 路 的深 入 了解 。通过 对这些 诠 释资 料（ ｔｄ ｔ 的 ｍｅ ａａ ａ ）
文本 挖掘 ，可 以帮 助提 高 质谱 生物 标 志物 分析 的特 异 性 和敏感 性用 。
参 考 文 献
Ｔ ｖ ｋ Ｚ， ｎ ｒｔｖｃ ， ｎｆ ｌ （０ ０． Ｄ ｅ ａ Ｋｏ ｄａ ｉ Ｍ Ｍａ ｓｅ Ｅ ２ １ ） ＵＳＦ Ａ ｏ ｈ ｉｄ
转 化 为 临床 应用 （ｅｃ ｅｓ ｅ， ｂｎｈｔ ｂｄｉ ）在两 者 之 间构 建 ｏ ｄ
一
个 双 向交流 的桥 梁 。 根据这 个 计划 ， Ｉ 已经 在全 ＮＨ
美资 助设 立 了 ５ ５个转 化 医学 研 究 中心 ， 中包 括笔 其 者工作 过 的托 马斯 杰 弗逊 医学 院和宾 夕 法尼 亚 大学 医学 院 。转化 生 物标 志物 因此作 为 一个 跨 物种 的生
泸 州 医学 院 学 报
４ ８ ５
２ １年 ０１
第 ３ ４卷
第 ５期
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＬ ｚ ｏ ｄ ｃ ｌＣ ｌ ｇ Ｖ １ ４ ｏ ｒ ａ ｕ ｈ ｕ Ｍｅ ｉａ ｏｌ ｅ ｏ ｅ ｏ ． Ｎｏ５ ２ １ ３ ． ０ １
特约稿
生物标 志物 的蛋 白组学研 究一 高通量质谱分析
断证据 ， 发挥 着越 来 越 大 的作用 ， 肿 瘤 和神经 科 也 而
用， 由各 大制 药企 业 、 学 、 康 卫生 机构 、 Ｉ 以及 大 健 ＮＨ Ｆ Ａ共 同组 成 的生 物标 志 物 联 ￣（ｉｍ ｒｅ ｏ ｓｒ Ｄ ｂｏ ａｋｒｃｎｏ— ｔ ｍ） ２ ０ ｉ 于 ０ ６年成 立 ， ｕ 旨在 进一 步加 快 和标 准化 以生
化试 验检 测条 件 以提高 方 法 的敏感 性 、 可靠 性 、 异 特 性 ： ２步是 生物 标 志物 的鉴 定 ， 第 以确 定某 个 或 １组
生物 标 志物在 不 同人 群 中 的变化 以及 它们 之 间 的关 系． 这些 变量 包括 年龄 、 别 、 性 人种 等 ； ３步 建立 候 第 选生 物标 志 物和 疾病 之 间的 因果 关 系［ 针对 生 物标 ２ １ 。 志 物 的验证 一 般采 用 ２个 指标 ：敏 感 性 （ｅ ｓ ｉｉ ） ｓｎｉｖ ｙ ｔｔ
比如死 亡 ， 而单 独分 为 一类 的生 物标 志 物
在 制 药业 ，欧 美许 多 大制 药公 司将 生物 标 志物 作 为药 物研 发 过程 中的重 要指 标 ，如 用 于监 测疾 病 的 中间性标 志 以及 作 为药 物 的靶 标 ，在 向美 国联 邦 食 品药物 监 督局 （Ｄ ） Ｆ Ａ 提交 的新药 申请 中 ， 药企 业 制 已开始 将替 代性 终 点 生物标 志 物 、药 效及 毒 理生 物 标 志物 的 数据 纳入 临床 研究 报告 中。 转 化 医 学（ ａ ｓ ｔ ｎ ｌ ｄｃｎ） 自 ２ ０ ｔ ｎｌ ｉ ａ ｍｅ ｉｉｅ是 ｒ ａｏ ０ ３年 从
（ ａｓ 荷 （ｈ ｒｅ ￣（ ／ 值 ） ｍ ｓ） ｃ ａｇ ）Ｌｍ ｚ 的分 析 从 而 进行 样 本 的
定性 及定 量 。 质谱 仪 的组成 部分 一般 包括 离 子源 、 质 量分 析仪 、 空管 和检 测器 。 据离 子源 和质 量分 析 真 根 仪 的不 同 ，质 谱仪 对 蛋 白分子 的检 测 范 围和分 辨 率 也 随之 不 同 。高 分辨 率 质谱 仪 可 以取 得 ５ ０ ２ ０ ０ ０ ～ ００
获 取正 常 和疾病 状 态下 的生理 病 理过 程 、疾 病发 生 发展 、 治疗 、 后 等信 息 。相 应地 ， 据 其不 同 的功 预 根 能 ， 物标 志物 可被 划分 为不 同的种类 。 生 早期 检测 标 志物 主要 用于 对一 些 临床 早期 疾病 的检测 ：诊 断标 志物在 一 些疾 病诊 断 中 ，作为 重要 的临 床实 验室 诊
能 用 于临床 及 动物研 究 结果 ， 以支持 对用 药 量 、 药物
物标 记 物（ｉｍ ｒｅ） 义为 细胞 内的生 物 化学 成分 、 ｂｏ ａｋ ｒ 定
结 构或 者 功能 ， 通过 对 生物 标 志物 的检 测 。 够客 观 能
安 全性 、 组病 人选 择 的有效 性 等 的科学 论 证ｆ 分 ｌ ＿ 。鉴 于生 物标 志物 在基 础 、 临床 、 药领 域 日益 重要 的作 制
物标 志物 ，起 着将 实 验 室 主要 由动 物 和细 胞研 究 中
作者简介 ： 黄 忠 （９ ８ ）男 ， 究 员 ， 士 １６ 一 ， 研 博
和特异 性（ ｅｉｃｔ 。 感性 代表 了生 物标 志物 在诊 ｓ ｃ ｉ）敏 ｐ ｆ ｙ ｉ
第 ５期 黄
忠 等 ： 生 物 标 志 物 的蛋 白组 学 研 究 一 通 量 质 谱 分 析 高
＿ｌ ５
。
得， 包括基 因组学 、 白组 学 、 谢 组学 等试 验 手段 。 蛋 代
目前 世 界 上 常用 的质谱 数 据 库 和 搜 索 引擎 包 括
在此 基础 上 ， 运用 系统 生物 学再 进 一步 将 基 因 、 信使
Ｒ Ａ、 白质 、 号 传 导 网 络 、 胞 、 织 、 官 、 Ｎ 蛋 信 细 组 器 个 体、 群、 人 生态 等各 方 面 的信 息 作综 合分 析 以确 定候
选 生 物标 志物ｆ 本 文 主要介 绍在 蛋 白组学 方 面取得 ３ ｌ 。 的研 究进展 。
Ｍａｃｔ Ｅ Ｕ Ｓ ； ！ ａ ｄｍ；Ｆｎ ： ＭＳ Ａ和 Ｐ ｅ ｓｏ； Ｑ Ｅ Ｔ Ｘ Ｔ ｎ ｅ ｐ ｉｄ ０ Ｓ Ｓ ｈ—
ｎ ｘ 。 鸟枪法 ” ｙ等 “ 质谱 分析 的困难之 一 是其 巨量数 据 的处 理 、分析 与 数据 挖 掘 ，其 次 是蛋 白质 的推 断 问
２
Ｐ ｒ ｅ ｔ ｅ Ｐ ｒ ｎ ｌ ｅ ｅ ｉ ｎ ， （ ：１～ ３ ｅ ｐ ｃｉ ． ｅ ｏ ａ ｚｄＭ ｄ ｉｅ ７５ ５ ７ ５ ０ ｓ ｖ ｓ ｉ ｃ ）
质谱 ｍ ｓ ｓ ｅｔ ｍｅ ｙ技术 是 当今 高通 量 蛋 白 ａｓ ｐ ｃｒ ｔ ） ｏ ｒ
组 学 研 究 的 主要 手 段 之一 ，它 于 １ ８ ９ ０年 代 发展 了 ｉｎ ｔ ｐ ｅｌ ｔ ｓｒ ｏ ｉ ｔ ｎ （Ｓ）ｓｆ ｌｓｒｄ ｓ ｏ ｒ 、ｓ ｃｒ ｐ ｉｎｚ ｉ ａ ｅ ｏ ｙ ａ ｏ Ｅ Ｉ、ｏ ａｅ ｅ— ｔ ｏｐｉｎｆＬ ） ｒｔ Ｄ 等技 术 之 后 被 成 功 应 用 于蛋 白组 学 研 ｏ Ｓ 究 中。２ ０ ０ ２年 诺 贝 尔化 学 奖 就 授予 了 Ｊｈ ｅｎ ｔ ｏ ｎＢ ｎ ｅ ｔ Ｆｎ ｅ ｎ和 Ｋ ｉ ｉ ａ ａ ａ 以表 彰他 们在 世 界 上首 次 用 ｏｃ ｎ ｋ ． ｈＴ Ｓ Ｄ质谱 技术 分 析生 物 大分 子 （ Ｌ 包括 蛋 白质 ）的贡
分 解 为 小 片段 肽 ， 而用 串联质 谱 分析 （ ｎ ｅ Ｓ 继 ｔ ｄｍ Ｍ — ａ ＭＳ对 大量短 片段 肽进 行质 谱分 析 。 ） 串联质 谱产 生 的
巨量 数 据 随后 与 质 谱数 据 库 中的质 谱 进 行 对 比 ． 从
而 确定 未 知片段 为数 据 库 中 已知蛋 白的可 能性 大小
一
作 为 “ 心路 径 计 划 ”ｃｉｃｌ ａｈｉｉａ ｖ） 核 （ ｔ ａ ｐ ｔ ｔ ｔ ｅ的 ｒｉ ｎ ｉｉ 部 分 ．Ｄ Ｆ Ａ将 生 物 标记 物 列 为 未来 审 核 新 药开 发
的 ２个 最重 要影 响 因素 之一 。并 从 药事 监 管角 度将
生 物 标 志 物分 为 ４类 ： 索 性 、 能有 效 、 探 可 已知有 效 和调 节性 生物标 志 物 。其 中 只有 调 节性 生 物标 志 物
１ 简 介
Байду номын сангаас
取 得 的结果 ， 安全 有效 地应 用 于临床 的重 要作 用 。
随着 医疗从 传统 的被动 治疗 逐 渐 向 主动预 防 和 诊 治 的医学 观念 质 变 ，特别 是 个体 化 医学 的出现 和 渐 入 主流 ，生物 标 志物 的研 究 开发 也 成 为近 年来 临 床 和制 药领 域 的热 点课 题 。美 国癌 症研 究 中心将 生
ａ ｒｏ ｌｚ ｄ Ｍ ｅ ｉｉ ：Ｉ ｔｏ Ｄ ｉｇｎ ｔｃ Ｒ ｅ ｕｌｔ ｒ ｎｄ Ｐｅ ｓ ｎａｉｅ ｄｃｎｅ ｎ ｖｉｒ ａ ｏｓｉ ｇ ａｏ ｙ
Ｓ Ｌ Ｉ 内 的一 系 列现 代质 谱 技术 已经 成 功应 用 于 ＥＤ 在 蛋 白组学 研究 中。质 谱分 析法 通 过对 生 物样 本 的质
黄 忠
（ 夕 法 尼 亚大 学 生 物 工 程 系 ， 国赛 瑞赛 思科 技 有 限公 司 ， 国 宾 夕 法 尼 亚州 费城 ，Ａ ９０ ） 宾 美 美 Ｐ １ １４
中 图 分 类 号 Ｑ １Ｒ ４ ．； ６ ７６ ５ ； ４ ６１０ ５ ． ３
文献标识码 Ａ
文 章编 号 １０ — ６ ９ ２ １ ）－ ４ ８ ０ ０ ０ ２ ６ （０ １５ ０ ５ － ２
题 ，即如何 清楚 地将 蛋 白酶分 解 后产 生 的小 片段 与
未分 解前 的完 整蛋 白质 联 系起来 ［ ６ ３ 以上通过 质 谱分 析发 现 生物 标 志物 的主 要 障碍 在 于分析 结果 往 往有 比较 高 的假 阳性 。随着 生物 信 息学 的快 速发 展 ，近来 已有研 究 者将 信息 科 学 中的 文本 挖掘 方法 成功 应用 于生物 标 志物 的质 谱 数据 挖 掘 中 。这 主要 归功 于越 来 越完 善 的生 物数 据库 注 释 （ｎ ｏａｉ ） ａ ｎ ｔｔ ｎ ，蛋 白质 之 间相 互 作 用 和细 胞 信 号 传 导 ｏ
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断 疾 病 时假 阳性 （ 遗 漏 ） 不 的几 率 ， 异 性则 代 表 生 特 物 标志 物在 诊断 疾病 时假 阴性 （ 不误 诊 ） 的几 率 。
３ 生物 标 志物发 现 的质谱 分析 寻找 生 物标 志物 主要通 过 高通 量一 ｍ ｃ 研 究 取 ｏ ｉｓ
枪 法 ”二 级质 谱分 析首 先 用蛋 白酶 将 长片 段蛋 白质
物标 志物 为 中心 的基础 与 转化 医 学研 究 。这些 举措 相信 可 以促进 新药 研 发 和创新 ，为未 来个 体 化 医疗 的普及 创造 有 利条件 。 生物 标 志 物 作 为疾 病 早 期 的 预测 与诊 断 因子 ， 已开 始 应 用 于冠 心 病 、 尿 病 、 血 压 、 胖 及 血脂 糖 高 肥 异常 等病 理或 疾病 状况 ，相关 的 生物 标志 物包 括 端