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Your Good Partner in Biology Research

Science技術文章:利用蛋白芯片分析癌癥

日期:2012-05-14 08:10:58


當說到組學研究生命科學技術之首,新一代DNA測序當之無愧。之前摘得此桂冠的是DNA芯片技術,按道理接班人應該是蛋白芯片,但是可以說DNA芯片還發揮些作用,而蛋白芯片在早期就夭折了,這主要是由于每個DNA寡核苷酸還或多或少具有相似性,而蛋白卻是各有各的特點,而且蛋白還難以合成,純化和保持穩定性。

 

然而正如馬克吐溫所說的那樣(現在預言死亡還為時尚早,生物通注),現在就斷言蛋白芯片無用,還為時尚早,目前還不斷有新型芯片形式,以及芯片技術研發出來,蛋白芯片還是一個持續增長的工具產品,在生物標記篩選,互作組研究,以及功能性基因組學研究等等方面,發揮作用。

 

首先可以想到的是IBC,炎性乳腺癌(inflammatory breast canc),這是一種相對罕見的疾病,大約占據乳腺癌患者中的1%-5%,但是這種癌癥侵襲性強,五年無遠程轉移(distant metastasis-free)存活率只有53%,來自德州大學MD Anderson癌癥中心的IBC研究員 Fredika Robertson說。

 

Robertson曾利用轉錄組分析這種癌癥的分子機制,但是這種分析出現了一個問題——雖然DNA確實編碼了RNARNA也翻譯成了蛋白,但是石蛋白執行了細胞內的繁重工作,DNARNA都不能解釋蛋白如何,為什么,以及合適會被激活。

 

DNA實際上是(細胞)中的建筑規劃,而RNA就是藍圖”,德州大學MD Anderson癌癥中心系統生物學系主任Gordon Mills說,“但是決定工作內容,建筑的磚瓦的還是蛋白。”

 

編碼蛋白的基因突變和染色體易位,通過測序都能很容易的檢測出來,但是在核苷酸中并沒有包含蛋白活性信息——無法預測翻譯后修飾,比如啟動信號通路的蛋白激酶。而且Robertson也發現她根本無法收集到足夠的樣品,來分析生物標記信號,找到靶標。因此Robertson決定采用一些氨基酸水平的通路分析來繼續她的RNA工作。

 

Robertson與喬治梅森大學的兩位科學家:Emanuel PetricoinLance Liotta展開了合作,這兩位科學家曾利用一種所謂的反相蛋白芯片(reverse-phase protein microarraysRPA,生物通譯)分析了信號轉導途徑。LiottaPetricoin1999年首次介紹了這種蛋白芯片,當時美國NIH,以及Theranostics Health 推出了這項技術的商品化產品。

 

Robertson在患者樣品,對照和細胞系中應用了RPA技術,令他們驚訝的是,他們發現了一個特殊的細胞環路:間變性淋巴癌激酶(ALK)途徑發生增加,出現了失調。

 

“令我們感到震驚,在IBC患者樣品中,整個ALK信號途徑都被激活了,就像是一串燈,而在非IBC樣品中,則完全是關閉的”,Petricoin說。

 

這一發現令研究組提出了一個假設:ALK可能是治療該種疾病的一個關鍵治療靶標。結果證明確實如此,抑制IBC患者癌細胞內的這一通路,導致了細胞死亡,并且其中一位患者隨后參與了一項臨床試驗。“這是這項研究基于患者腫瘤的蛋白質組信號,進行個性化醫療的一個例子”,Robertson說。

 

更重要的是,這項研究也強調了一般蛋白分析的重要性——核苷酸并不是生物學的全部,蛋白質也參與了。