临床蛋白质组学

临床蛋白质组学 疾病蛋白质组学,冯 涛 基础医学院生物化学教研室 教授，博士生导师 毕业于北京师范大学生物系生化专业 1988年获得硕士学位 1995在北京大学做国内访问学者 2000年赴美国芝加哥大学分子肿瘤实验室学习二年 目前带有研究生10名 联系方式 Email: fengtao9_9 电话：QQ: 478240069 主要研究方向：基因工程、肿瘤发病机理及基因治疗，先后承担了国家自然科学基金课题三项。,美国癌症协会公布的一份全球癌症调查报告显示，在2007年，860万人死于癌症，平均每天超过2万人！ 世界卫生组织（WHO）专家日前在日内瓦警告说，到2020年全球每年的癌症死亡人数可能增加一倍，未来10年中会有8400万人死于癌症! 国际抗癌联盟主席卡瓦利在世界卫生组织（WHO）和国际原子能机构2008年初举行的一个研讨会上说，如果今后不采取有效的防治措施，2020年全球每年将至少有1500万人死于癌症！ 世界卫生组织（WHO）公布的数据显示，目前全球癌症死亡人数高于艾滋病、结核病和疟疾死亡人数的总和！ 早在1971年尼克松总统就签署了“向癌症宣战”的国家计划。美国国家癌症研究所（NCI）获得了651亿美元的巨额研究经费结果是2002年国际癌症预防联盟（CPC）无奈地指出：“我们输掉了这场战争” 。,恶性肿瘤展示给我们最清晰的事实：,一、蛋白质组学的建立与发展-生命科学的进步与变革,问题一： 为什么近几十年来，癌症一直是危害人类健康的重大疾病？,人们的生存方式改变相关 发展中国家癌症患者生存率水平一直较低，也是重要原因。 在美国，癌症患者5年生存率为81%，但在非洲国家却可能不到20-30%！ 国际原子能机构癌症治疗行动计划的负责人萨米伊在该研讨会上特别指出，发展中国家未来面临的癌症防治形势将会越来越严峻。据预测，未来10年内，全球约有70%的新增癌症病例将出现在发展中国家。 人类往往自视过高，认为无所不能。然而，事实不断教训着人们，癌症领域也同样： 30多年来，我们只是提高了早期癌症的治疗效果，对晚期癌症我们仍然是束手无策。癌症的机理，只显示了冰山一角，人类距离真理还非常遥远。 癌症令医学难堪的更重要的一个原因是治疗过程带来的非人道的额外痛苦。手术是其次的，最主要是放化疗对整个人体的摧残，有过化疗经历的人无不对化疗深恶痛绝，间接的还对医院产生了难以名状的恐惧。用这么多伤害性的治疗方法，在其他疾病上是很难见到的。 更让人忧虑的是，人们明知这些方法并不能根本解决肿瘤的问题，但只能无休无止的滥用，这是癌症治疗的又一个“黑洞” 。 今天我们也许会对一百年前治疗癌症所用的放血疗法、烧灼疗法感觉到多么可笑！谁又知道，一百年以后，我们的子孙会不会嘲笑我们今天在癌症治疗上的鲁莽？,恶性肿瘤展示给我们最清晰的事实： 生命的复杂性 疾病的复杂性 人类思维及能力的局限性,在人们对生命的研究过程中，生命从来都被认为是非常复杂的。 生命是一台复杂的机器，根据基本的物理、化学原理装配而成的。 不论生命机器有多么复杂，只要把构成机器内部的每一个零件基因和蛋白质的结构和功能弄清楚，就能认识生命的奥秘。 这是一种还原论的生命观生命和非生命没有本质的区别，其活动同样遵循着基本的物理和化学规律，可以通过物理和化学的手段来进行研究。,还原论,复杂性科学21世纪的科学,整体大于其组成部分之和 系统具有层次结构和功能结构 系统处于不断发展之中 系统经常与其环境（外界）有物质、能量和信息的交换 系统在远离平衡的状态下也可以稳定（自组织） 确定性的系统有其内在的随机性（混沌） 而随机性的系统又有其内在的确定性（突现） 这些新的发现不断冲击着经典科学的传统观念。 系统论、信息论、控制论、相变论、耗散结构论、突变论、协同论、混沌论、超循环论、等新科学理论也相继诞生。这种趋势使许多科学家感到困惑，也促使一些有远见的科学家开始思考并探索新的道路。复杂系统和系统的复杂性就是在这样的背景下提出的。,复杂系统 复杂系统涉及的范围很广 自然 工程 生物 经济 管理 政治 社会 复杂现象从一个细胞呈现出来的生命现象，到股票市场的涨落、城市交通的管理、自然灾害的预测，乃至社会的兴衰等，目前，关于复杂性的研究受到了世界各国科学家们的广泛关注。1999年，美国科学杂志出版了一期以“复杂系统”为主题的专辑，这个专辑分别就化学、生物学、神经学、动物学、自然地理、气候学、经济学等领域中的复杂性研究进行了报道。由于各学科对复杂性的认识和理解都不一样，所以该专辑避开术语上的争论，采用了“复杂系统”这个名词。 复杂系统都有一些共同的特点，就是在变化无常的活动背后，呈现出某种捉摸不定的秩序，其中演化、涌现、自组织、自适应、自相似被认为是复杂系统的共同特征。,复杂性科学 复杂性科学是研究复杂性和复杂系统的科学。 采用还原论与整体论相结合的方法研究复杂系统中各组成部分之间相互作用所涌现出的特性与规律，探索并掌握各种复杂系统的活动原理，提高解决大问题的能力。 复杂性科学的应用范围很广，涉及自然科学和社会科学多个方面，是典型的大跨度交叉领域，需要融合多方面的知识开展综合集成研究。,经典科学的认识论基础是简化论、还原论。当一个复杂问题难以把握或处理时，就把它“拆整为零”，划分为若干个局部，逐个解决每个局部问题，然后再“聚零为整”，将各个局部问题的答案拼合成原问题的所求的答案。经典科学认为总体就等于部分之和。 现代科学越来越要求人们从整体思维的角度去观察和分析问题。,复杂性科学有三个主要特点,研究对象是复杂系统； 研究方法是定性判断与定量计算相结合，微观分析与宏观分析相结合，还原论与整体论相结合，科学推理与哲学思辩相结合； 研究深度不限于对客观事物的描述，而是着重于揭示客观事物构成的原因及其演化的历程，并力图尽可能准确地预测其未来的发展。,经典科学在思想方法上的主要偏颇在于形而上学的还原论的严重影响，即片面地强调分解，而在相当大的程度上忽视了综合。 片面性主要表现在以下四个方面。 第一，忽视了整体性，认为只要掌握了各个局部，整体自然而然地就清楚了。亚里士多德曾说过：“整体大于它的各部分之和。”即在若干部分组成一个整体时，除了各部分自身的各种属性之外，还产生了新的质。而经典科学则忘记了或者忽视了这个道理。 第二，片面强调量变，而忽视了质变，甚至认为一切质变都可以归结为量的变化，在事实上否认了质变。 第三，否认层次之间的质的差别，以为目前人类已经认识的局部规律可以在任何层次上适用，例如，牛顿力学、连续的概念等。 第四，用静止的观点看待事物，不承认世界有真正的发展、真正的变化，顶多承认循环和重复。,生命的复杂性对于认识生命的意义,重新认识生命的本质 重新认识生命与非生命的统一性 重新认识生物的结构与功能 重新认识生物与环境的适应性,在还原论指导下的生物研究是从单个基因或蛋白质人手，逐个研究的策略，这样有助于获得对单个分子的详细的信息。 生命活动是整个生物大分子系统协同作用的结果，孤立、零散的单个分子是无从发挥作用的。 生命活动主要表现为大系统的整体功能，对于一个孤立的子系统(如核酸系统)的考察并不能揭示生命的本质。 系统生物学就是要把孤立的在基因水平和蛋白水平的各种相互作用、各种代谢途径及调控途径等融合起来，用以说明生物整体。 由孤立、静止、片面研究方法转向了综合、联系、发展的趋势,研究生命的策略从部分转向了整体,系统生物学，英文称之为 Systems Biology。美国科学周刊登载了系统生物学专集。该专集导论中这样写道：“如果对当前流行的、时髦的关键词进行一番分析，那么人们会发现系统高居在排行榜上。”这预示着以还原论占统治地位的分子生物学时代即将被系统生物学取而代之。,系统生物学,任何一门科学的发展都与其指导方法是密不可分的，系统生物学在系统方法的指引下将使我们突破了旧的研究模式束缚，能够从整体上把握生命研究的现象，同时为人类所面临的医学生物难题提供强有力的工具和手段。系统方法作为系统生物学采用的主要方法，是系统生物学的“精髓”，它为研究生命科学提供了一种新的思路。,系统生物学,回顾整个医学研究史，我们可以清晰地看到这样一 条脉络： 从各个独立的学科研究如解剖学、组织学等学科发展到以分子机制探讨为主的生物化学和分子生物学； 再从分子、DNA、RNA、蛋白质等的独立水平研究到从系统水平来理解生物学系统的系统生物学。 整个医学研究沿着一条由分到合的道路蜿蜒前进。传统学科发展到极致导致了分子生物学的诞生，而分子生物学刚刚进入兴盛阶段，系统生物学已经叩开医学殿堂的大门。 医学研究的哲学指导思想也似乎是沿着还原论 系统论还原论-系统论的辩证统一这样的途径在继续着。,基础医学研究进展中哲学思维的变迁,蛋白质的作用 蛋白质（protein）是生命的物质基础，没有蛋白 质就没有生命。 蛋白质占人体重量的16.3%，即一个60kg重的成年人其体内约有蛋白质9.8kg。 氮平衡（nitrogen balance） 人体中蛋白质多达10万种以上。它们的结构、功能千差万别，形成了生命的多样性和复杂性。,二、蛋白质组学的建立与发展- 充分体现了蛋白质的重要性,1.构造人的身体 蛋白质是一切生命的物质基础，是肌体细胞的重要组成部分，是人体组织更新和修补的主要原料。人体的每个组织：毛发、皮肤、肌肉、骨骼、内脏、大脑、血液、神经、内分泌等都是由蛋白质组成，所以说饮食造就人本身。蛋白质对人的生长发育非常重要。胶原蛋白：占身体蛋白质的1/3，生成结缔组织，构成身体骨架。如骨骼、血管、韧带等，决定了皮肤的弹性，保护大脑（在大脑脑细胞中，很大一部分是胶原细胞，并且形成血脑屏障保护大脑） 比如大脑发育的特点是一次性完成细胞增殖，人的大脑细胞的增长有二个高峰期。第一个是胎儿三个月的时候；第二个是出生后到一岁，特别是0-6个月的婴儿是大脑细胞猛烈增长的时期。到一岁大脑细胞增殖基本完成，其数量已达成人的9/10。所以0到1岁儿童对蛋白质的摄入要求很有特色，对儿童的智力发展尤关重要。,2.修补人体组织 人的身体由百兆亿个细胞组成，细胞可以说是生命的最小单位，它们处于永不停息的衰老、死亡、新生的新陈代谢过程中。例如年轻人的表皮28天更新一次，而胃黏膜两三天就要全部更新。所以一个人如果蛋白质的摄入、吸收、利用都很好，那么皮肤就是光泽而又有弹性的。反之，人则经常处于亚健康状态。组织受损后，包括外伤，不能得到及时和高质量的修补，便会加速机体衰退。,3.维持肌体正常的新陈代谢和各类物质在体内的输送 载体蛋白对维持人体的正常生命活动是至关重要的。可以在体内运载各种物质。比如血红蛋白-输送氧（红血球更新速率250万/秒）、脂蛋白-输送脂肪、细胞膜上的受体还有转运蛋白等。,4.白蛋白：维持机体内的渗透压的平衡及体液平衡 5.维持体液的酸碱平衡 6.免疫细胞和免疫蛋白 有白细胞、淋巴细胞、巨噬细胞、抗体（免疫球蛋白）、补体、干扰素等。七天更新一次。当蛋白质充足时，这个部队就很强，在需要时，数小时内可以增加100倍。,7.构成人体必需的催化和调节功能的各种酶 我们身体有数千种酶，每一种只能参与一种生化反应。人体细胞里每分钟要进行一百多次生化反应。酶有促进食物的消化、吸收、利用的作用。相应的酶充足，反应就会顺利、快捷的进行，我们就会精力充沛，不易生病。否则，反应就变慢或者被阻断。 8.激素的主要原料 具有调节体内各器官的生理活性。胰岛素是由51个氨基酸分子合成。生长素是由191个氨基酸分子合成。构成神经递质乙酰胆碱、五羟色氨等，维持神经系统的正常功能：味觉、视觉和记忆。 9. 提供热能,蛋白质和健康- 没有蛋白质就没有生命 蛋白质是生物体内一种极重要的高分子有机物，占人体干重的54%。蛋白质主要由氨基酸组成，因氨基酸的组合排列不同而组成各种类型的蛋白质。人体中估计有10万种以上的蛋白质。生命是物质运动的高级形式，这种运动方式是通过蛋白质来实现的，所以蛋白质有极其重要的生物学意义。人体的生长、发育、运动、遗传、繁殖等一切生命活动都离不开蛋白质。生命运动需要蛋白质，也离不开蛋白质。 胺类、神经递质、多肽类激素、抗体、酶、核蛋白以及细胞膜上、血液中起“载体”作用的蛋白都离不开蛋白质，它对调节生理功能，维持新陈代谢起着极其重要的作用。人体运动系统中肌肉的成分以及肌肉在收缩、作功、完成动作过程中的代谢无不与蛋白质有关，离开了蛋白质，体育锻炼就无从谈起。 在生物学中，蛋白质被解释为是由氨基酸借肽键联接起来形成的多肽，然后由多肽连接起来形成的物质。通俗易懂些说，它就是构成人体组织器官的支架和主要物质，在人体生命活动中，起着重要作用，可以说没有蛋白质就没有生命活动的存在。每天的饮食中蛋白质主要存在于瘦肉、蛋类、豆类及鱼类中。 蛋白质缺乏：成年人：肌肉消瘦、肌体免疫力下降、贫血，严重者将产生水肿。未成年人：生长发育停滞、贫血、智力发育差，视觉差。蛋白质过量：蛋白质在体内不能贮存，多了肌体无法吸收，过量摄入蛋白质，将会因代谢障碍产生蛋白质中毒。,缺乏蛋白质的人，早期没有什么明显的症状，但随着时间的推移，可能会出现体重减轻、疲劳、乏力、面色苍白、怕风、头晕、性功能逐渐减退、皮肤干燥、脱屑，还可能出现脸和脸睑的浮肿。随着症状的发展，身体的各大系统都会一一告警。 消化系统：消化能量不足，出现消化不良，腹涨，腹泻等。 循环系统：心率减慢，心音低钝，低血压，四肢发冷，周围循环不良。 神经系统：容易兴奋激动，注意力不集中，记忆力减退。 出现亚健康症状:血浆蛋白的降低，日长持久就会造成营养不良性水肿，白细胞和抗体量减少，容易导致疲劳、乏力、感冒、免疫力下降等亚健康症状。而由于蛋白质不足引起的免疫力下降，容易使机体发生感染，反过来又加剧蛋白质的消耗，引起恶性循环。 产生慢性病:据研究，40以上的慢性病都跟蛋白质缺乏导致的营养不良有关。 无法运动:人体运动系统中的肌肉的成分以及肌肉在收缩、伸展、完成动作过程中的代谢无不和蛋白质有关，离开了蛋白质，体育锻炼就无从谈起，也就谈不上增强体质、抗击疾病。皮肤变差:皮下脂肪大量消失时，本应光洁有弹性的皮肤会变得粗糙松弛失去弹性。,指甲难看:指甲由蛋白质组成，若指甲无光泽，且呈现波浪状或底部出现白色横纹，有可能是蛋白质不足。 影响钙质吸收:缺乏蛋白质，钙质就不能很好的固结到骨骼上，钙吸收的效果就打了折扣。情绪紊乱:最新研究认为,成年人的情绪紊乱与其早期大脑发育过程中缺乏一种蛋白质有关.这种蛋白质是与掌管人的情绪和感情的大脑血管收缩素密切相关的。 影响生育:不孕不育 肌肉萎缩:蛋白质可以修复肌肉组织，长期缺乏蛋白质，器官组织的受损修补能力缓慢，就会使肌肉萎缩，重量减轻。 脱发/掉色:缺乏蛋白质的另一个美容后果，就是头发干枯无光泽，易脱落，可能使亮丽的黑发变成不健康的红色。 衰老:长期缺乏蛋白质，可能使一些人消瘦下来，当面部皮肤脂肪层消失时，额部形成皱纹，颧骨突出，颏部变长，显得颇为憔悴和老相。 高血压:最新研究证明，如果血管缺乏某种弹性蛋白质，就可能导致高血压。 此外，蛋白质缺乏可引起肝脏脂肪沉着及肝硬变，内分泌失调等，严重者最后可能因内脏器官退化衰竭导致死亡。,NR2B的蛋白质分子在恐惧记忆的形成过程中起至关重要的作用，这个蛋白质分子叫“NR2B”，是传送神经信号的一种受体分子。他们发现，如果减少大脑前扣带皮层中的NR2B受体的数量，或使已有的NR2B受体“睡着”不工作，恐惧记忆就不能形成。 不怕电击的老鼠 “忘情水”-人类大喜大悲的情绪记忆的形成，在脑机制方面有一定的相似之处，因此存在这样一种可能，就是消除恐惧记忆的同时也擦掉了愉快的记忆痕迹。,蛋白质的作用,日本名古屋大学高桥雅英教授等人最近发现命令癌细胞向其他脏器扩散的蛋白质“GIRDIN”，一旦这种蛋白质发挥作用，癌细胞就会向体内其他组织转移，从而使病情恶化。 高桥教授在实验中给这种蛋白质施以细胞增殖因子，使其发挥作用，结果发现通常不移动的癌细胞便开始变形移动，并转移至人体组织深处，或者从这一器官转移到另一器官。 蛋白质“GIRDIN”通常在受精卵发育过程中与神经细胞的移动和血管的形成有关，但与癌细胞转移有关还是首次发现。 研究人员认为，如果能够开发出抑制“GIRDIN”的药剂，就有可能控制癌细胞的转移和扩散。,蛋白质的作用,声光刺激动物 产生紧张、焦虑 动物的免疫系统的防御能力减弱 诱发了以前潜伏在胸内的癌瘤 刺激的老鼠臀部种植的肿瘤细胞，很快就扩散到肺部和肠道 恶劣的精神因素起到了“唤醒”癌细胞,蛋白质的作用,90%以上的肿瘤患者均与精神、情绪有直接或间接的关系。精神创伤、不良情绪，可能成为患癌症的先兆。 致癌的三个重要因素： 工作和学习上的长期紧张 工作和家庭中的人际关系的不协调 生活中的重大不幸 精神因素与人体免疫功能密切相关 人体免疫系统受神经和内分泌的双重调控 刺激作用-人的情绪影响大脑边缘系统、植物神经系统、内分泌系统、内脏器官。,蛋白质的作用,咖啡、红茶含有的咖啡因为什么让人清醒？最近日本科学家解开了这一谜团，原来是一种名为“腺苷a2a”的蛋白质在起作用。 大阪生命科学研究所里出良博研究员等人发现，咖啡因与脑细胞膜上的蛋白质“腺苷a2a”受体结合，使人所需睡眠时间变短。如果发现增强“腺苷a2a”作用的物质，就可以开发出抑制睡眠的药物；相反如果发现阻碍“腺苷a2a”作用的物质，便可以开发出治疗失眠的药物。、 记忆蛋白 瘦蛋白,蛋白质的作用,为什么乙肝病毒感染的比例一直保持在10%？ 为什么乙肝病毒不感染西方人？ 为什么有的的乙肝病毒感染者只是病毒携带者，而有的的就会导致乙肝、肝硬化或者肝癌的发生？,问题二,世界上没有两片一样的叶子 生物体的某一个性状只有一个基因控制，如果这个基因为显性，那么就具有该性状，反之，不具有。例如双眼皮基因，如果某人的眼皮基因是显性的，那就是双眼皮，否则就是单眼皮。这种遗传方式叫做单基因遗传。 但是有一些性状是由多个基因决定的，仅仅缺失这些基因中的某一个，可能对于个体的性状不会产生大的影响。例如植物抗盐，抗寒能力就是由多基因控制的，还有人是否肥胖的基因也有多个，我们把这种性状叫做数量性状，这种遗传方式叫做多基因遗传。 我们可以吧单基因遗传看作是有或者无，而多基因遗传看做是多或者少，这两种遗传方式同时存在，对于个体的差异以及差异的程度进行调整，对生物的多样性，物种的遗传活力具有重要意义。,我们为何如此不同 世界上没有完全相同的两个人，犹如没有相同的两片树叶一样，且不说不同人种之间身体发肤的明差别，就是在同一种群中，人与人之间也是千差万别，有些人过目不忘，有些人却深受健忘症的困扰；有些人祖祖辈辈都是小个子，有些人易受心脏病的困扰。在古代，人们相信每个人生来就注定有不同的命运。近年来，人类基因组个体差异的发现揭开了这些人与人之间存在差异背后的遗传原因。 人类基因组第一次完成了全面扫描。从此以后，“每一个新的基因测序和对每一个新人类体的研究都为基因组的全景图描画了更多的细节。”科学杂志的新闻撰稿人伊丽莎白?彭尼斯说。2007年，研究人员的大量研究揭示了基因组在人与人之前存在个体差异，并称这些遗传差异和复杂疾病以及个人特征有关。 2007年，研究人员找到了和糖尿病、艾滋病反应、身高、冠心病相关的基因，以及欧洲人控制头发、眼睛、皮肤颜色的基因。,12月20日，美国科学促进协会宣布，其属下的美国科学杂志公布了2007年度科学研究十大突破，人类基因组个体间差异的发现位居榜首。,一、发现人类基因组个体间差异 2007年的几项前沿性研究进展，首次阐述了人与人之间的DNA究竟存在着多大的差异。这是一个巨大的概念性飞跃，它将影响从医生如何治疗疾病到人类如何看待自己以及保护个人隐私等各个方面。 人类基因组测序完成后，生物学家便一直在绘制碱基上的小差异，即单核苷酸多态性，这些小差异成为2007年十余个研究项目的关键内容。在这些被称为广泛关联基因组研究中，研究人员对数千名患病或无病个体的DNA进行了对比，以确定哪些小的基因差异会给人类带来疾病风险。 这一研究能迅速发现疾病基因，以型糖尿病为例，2007年已发现了几个与该疾病相关的基因。随着技术水平的提高，今后更多的人将会拥有自己部分或全部的基因组，从而更准确地瞭解自己存在患何种疾病的风险。 二、用人类皮肤细胞仿制出胚胎干细胞 日本和美国小组分别在2007年6月宣布，他们用小鼠皮肤细胞培养出诱导性多功能干细胞，这些诱导性多功能干细胞能产生身体内包括卵子和精子在内的所有细胞，具有与胚胎干细胞相同的功效。 2007年11月，两个小组再次报告说，他们成功地用人类皮肤细胞培养出了诱导性多功能干细胞。由于这项研究解决了胚胎干细胞研究所面临的伦理问题，因此将彻底改变干细胞研究的科学与政策，为生物医学研究开辟新的方向。,2007年的几项前沿性研究进展,首次阐明了人与人之间的DNA究竟存在着多大的差异。这是一个巨大的概念性飞跃。 在这些被称为广泛关联基因组研究中,研究人员对数千名患病或无病个体的DNA进行了对比,以确定哪些小的基因差异会给人类带来疾病的风险。这一研究能迅速发现疾病基因,以型糖尿病为例,2007年已发现了几个与该疾病相关的基因。随着技术水平的提高,今后更多的人将会拥有自己部分或全部基因组,从而更准确地了解自己存在患何种疾病的风险。 影响从医生如何治疗疾病 人类如何看待自己以及保护个人隐私等各方面,疾病蛋白质组学disease proteomics,运用蛋白质组学研究手段，通过比较正常和病理情况下细胞、组织或体液中蛋白质在组成成分、表达水平、表达位置和修饰状态上的差异，寻找疾病诊断和预后的特异性蛋白质(群)，包括特异性抗原及相关抗原、受体、酶等，以及药物治疗的靶标等。通过深入了解这些疾病特异性蛋白质的结构和功能，揭示疾病过程中细胞内全部蛋白质的活动规律，为多种疾病发生、发展机制的阐明和早期诊断及治疗提供理论根据和解决途径。,三、蛋白质组学的建立与发展-为疾病的诊断与治疗带来了希望,寻找疾病分子标记 药物靶标 对癌症、早老性痴呆等人类重大疾病的临床诊断和治疗方面蛋白质组技术也有十分诱人的前景，目前国际上许多大型药物公司正投入大量的人力和物力进行蛋白质组学方面的应用性研究,蛋白质组学的研究进展- 在应用研究方面,蛋白质组学技术及其临床应用研究,蛋白质组学作为连接基因组与临床应用之间的桥梁 ，为从整体水平研究临床疾病开辟了更广阔的前景。 疾病从蛋白质角度看，都可以认为是蛋白质缺陷病，在其发生发展的不同阶段，即使在没有任何症状的早期，在蛋 白质水平上往往就已经发生变化，从而影响到机体的功能最终导致疾病的发生。通过蛋白质组学技术，我们分析相关疾病患者的体液,建立完整的蛋白质数据库，结合各种生理病理过程,利用与疾病相关的多种生物学标志物，有助于各种疾病的早期发现和治疗。,治疗药物作用 靶点-483 受体 45 酶 28 激素和生长因子 11 DNA 2 核受体 2 离子通道 5 其余 7,蛋白质组学在医学上的应用,临床蛋白质组学研究 生理、病理 生命现象的发生、发展、变化过程 多因素控制调节 蛋白质的相互作用和变化,临床蛋白质组学,临床蛋白质组学,全部蛋白质的研究-困难 实际研究-总蛋白质组的一部分 功能蛋白质组学(Functional Proteomics) 从“局部”入手，是位于对个别蛋白质的传统蛋白质研究和以全部蛋白质为研究对象的蛋白质组研究之间的层次，是指对特定时间、特定环境和试验条件下基因组所表达的蛋白质进行研究。即在“不完整”的基础上，通过有限的资金和有限的技术去达到有限的目标。,蛋白质组学的发展与技术的关系 受技术限制，受技术所推动 技术水平的高低 磷酸化和糖基化 双向凝胶电泳、离子交换、分子筛、色谱、质谱、免疫沉淀、生物芯片。,临床蛋白质组学,恶性肿瘤的发生： 相关基因发生突变 导致蛋白质的空间构象、翻译后修饰发生改变 细胞周期失控 细胞凋亡机制紊乱 细胞转移能力提高 蛋白质组学能分析、鉴定正常细胞同肿瘤细胞的蛋白差异，给疾病的诊断、治疗、预后评估提供有用的信息。,蛋白质组学在常见恶性肿瘤中的应用,原发性肝癌(绝大部分是肝细胞癌) 全球癌症死亡率中居第三位 我国为第二位的癌症死因 肝癌起病隐匿，绝大部分患者就诊时已是中、晚期，预后很差，早期发现是提高外科干预和远期疗效的前提。 甲胎蛋白(AFP) 被认为是肝癌诊断和判断预后的标志物，肝细胞癌(HCC)组织的诸多特征都与之有关，但是高分化或分化很差的肝细胞癌组织往往不产生 AFP，而肝硬化患者中 AFP也存在一定阳性率，在临床上 AFP存在假阳性和假阴性，故不少研究者致力于探寻早期诊断 HCC的标志物的蛋白质组学研究 。,肝癌,血清差异蛋质组学及其研究方法 血清差异蛋白质组学是运用血清蛋白质分析技术 ， 研究选定目标人群血清中表达的全部蛋白质，其研究方法主要包括双向凝胶电泳、基质辅助激光解析、电离飞行时间质谱、和表面增强激光解析，在正常蛋白质表达图谱的基础上，筛选血清中差异蛋白，寻找差异蛋白质点，鉴定疾病相关蛋白，研究其结构和功能，为研究疾病发生机制、早期诊断的特异性标志物、药物作用靶点等开辟新途径。,血清差异蛋白质组学在肝癌研究中的应用 筛选 HCC标志物 肝细胞癌血清蛋白表达谱进行研究，发现除传统的AFP上调外，补体因子 4和铜蓝蛋白也上调。 HCC特异性的AFP异构体，并随肿瘤的切除而消失。故认为AFP异构体可能为HCC的标志物。 比较无 乙肝病史 、 慢性非活动性乙肝、慢性活动性乙肝和有乙肝病史的肝癌 4组患者的血， 发现HCC患者血清补体 c3羧 基端片 段和载脂蛋白A1同工酶明显下降。 正常、慢性乙肝和肝癌 3组血清进行 2一DE分离， 发现HSP 27为HCC所特有，可作为诊断HCC潜在的血清标记物。 肝癌、肝炎和正常人各20例进行研究，发现转铁蛋白、甲状腺素运载蛋白在肝炎和肝癌组低 表达， 1-抗胰蛋白酶、凝集素、铜蓝蛋白、触珠蛋白则高表达，肝癌组 抗胰蛋白酶较肝炎组高表达，而HSP-2 7只在肝癌组表达。HCC患者血清蛋白岩藻糖基化水平明显增加 。,2 .用于HCC的诊断 发现250余种蛋白质在HCC和CLD表达明显不同，其中HCC组有88个蛋白峰明显高于对照组，162个蛋白峰明显低于对照组。通过一套人工网络鉴别CLD和肝癌，其诊断的敏感性较高。之间的显著性差异率为58%，其敏感性和特异性均高于传统诊断HCC的AFP。 血清触珠蛋白(Hp)及其糖基化作用进行研究，发现HCC患者Hp浓度明显升 高，可用于HCC的诊断，与AFP联合检测诊断HCC的特异性和敏感性具有提高。 182例HCV阳性肝病血清蛋白指纹图谱，发现模型组HCC与非HCC患者标本的138个蛋白质点中有17个点存在明显差异，其中两个蛋白峰在HCC表达明显上调。诊断HCC的敏感度为94，特异度为86 。 用SERPA方法在HCC患者血清中鉴定出13种肝癌相关抗原，发现抗细胞角蛋白8(CK8 )、Lamin AC不是肝癌所特有，而DDX3、真核转录延长因子、凋亡诱导因子、不均一核糖核酸核蛋白A2、前列腺结合蛋白和磷酸丙糖异构酶在HCC中高表达。,3. 探讨HCC的发生机制 比较21例HCC的蛋白表达图谱，鉴定了6O个肝癌差异表达的蛋 白质点， 其中14种蛋白质在HBV、HCV 相关性HCC和非病毒相关性HCC3种类型HCC中均有相同的变化趋势，而其余46种则存在 病毒感染的特异性，如HPS27在HBV相关性 HCC表达下调，而