美国国家癌症研究所临床蛋白质组肿瘤分析联盟(CPTAC)的研究人员在本周举行的美国癌症研究协会年会上展示了他们的研究成果,证明蛋白质组学是更广泛的癌症基因组技术的必要补充。
CPTAC项目于2011年启动,为期五年,耗资1亿多美元,在肿瘤组织样本中进行了蛋白质生物标志物发现和验证研究,之前由NCI的癌症基因组图谱(TCGA)团队在基因组和转录组水平上进行了描述。具体来说,该联盟由来自全国各地机构的研究人员组成,包括八个主要中心,对三种肿瘤类型进行了分析——乳房、结肠直肠和卵巢——目的是对每种肿瘤的大约100个样本进行分析。
CPTAC研究人员在本周的会议上介绍了三种肿瘤类型,强调了他们工作中的重要发现,并证明了蛋白质基因组方法在癌症研究中的实用性。
例如,范德比尔特大学的研究人员丹尼尔·利伯展示了他的团队对95个结肠和直肠肿瘤的分析结果发表去年自然他们在研究中确定,虽然基因拷贝数的改变与mRNA丰度的变化有很好的相关性,但很少有cna在蛋白质水平上表现出影响。
在导致mRNA和蛋白质水平发生强烈变化的CNAs中,染色体20q扩增子是其中之一,通过结合基因组和蛋白质组学数据,研究人员能够识别包括HNF4A、TOMM34和SRC在内的蛋白质,这些蛋白质可能是疾病中的关键角色。
Liebler和他的同事们还更广泛地研究了mRNA和蛋白质水平之间的相关性,发现虽然两者的丰度在单个肿瘤中相关性很好,但在整个肿瘤集合中相关性不太好。观察这些基因产物的具体功能,他们发现mRNA和蛋白质之间的相关性水平显著依赖于它们的生物学功能。例如,参与代谢过程的基因mRNA水平与蛋白质水平相关性较强,而参与核糖体和剪接体过程以及氧化磷酸化的基因mRNA水平相关性较差,甚至在某些情况下呈负相关。
CPTAC的其他分析也有类似的发现,布罗德研究所的研究人员菲利普·默廷斯(Philipp Mertins)介绍了该小组的乳腺癌分析,太平洋西北国家实验室的研究人员卡琳·罗兰德(Karin Rodland)介绍了卵巢癌,他们指出,mrna与蛋白质的相关性在很大程度上取决于功能,并强调了生物学途径与mrna与蛋白质相关性之间的基本相同关系。这些发现为mRNA和蛋白质水平之间的关系问题提供了额外的见解,这是组学研究中相当感兴趣的问题,特别是因为许多人试图使用mRNA测量作为蛋白质测量的替代品。
罗德兰和她的同事分析了174个卵巢癌肿瘤,发现了许多与蛋白质丰度变化有关的CNAs,其中许多与癌症相关的增殖、细胞运动和侵袭以及免疫调节等过程有关。他们还在TCGA队列中确定了5种蛋白质组学亚型,其中3种与mRNA亚型相关,其中2种在RNA水平上未见。
为了寻找卵巢癌高染色体不稳定性特征的解释,CPTAC的研究人员还发现了一些与患者肿瘤中染色质重塑上调有关的蛋白质,并在组蛋白H4的高乙酰化水平与患者生存率差之间建立了联系。
他们还通过磷蛋白组学分析确定了一组在生存期较差的患者中上调的信号通路,这些信息可用于开发标记物,以选择可能受益于特定治疗或具有对治疗产生耐药性的特定风险的患者。
Mertins和他的同事同样在乳腺癌蛋白质组和磷蛋白质组中寻找基因组畸变的影响,并同样发现,尽管在蛋白质水平上基因变异的证据很少,但在某些情况下可以检测到与已知关键突变相关的蛋白质变化。例如,具有常见乳腺癌突变PIK3CA和TP53的肿瘤在这些突变的下游信号通路中表现出特定的磷酸化变化。
CPTAC的研究人员通过TCGA对乳腺癌样本的基因组特征鉴定,在大约9600个单氨基酸变异和36000个可选剪接连接中,只有1%到2%的蛋白质发生了变化。
华盛顿大学的研究人员Matthew Ellis也在从事CPTAC乳腺癌分析工作,他和他的同事正在使用北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员Gary Johnson开发的多抑制剂激酶珠亲和层析技术来确定该疾病可能的药物靶点。vwin德赢ac米兰合作
通过用激酶抑制剂功能化的色谱柱运行样本,研究人员能够从肿瘤样本中提取活性激酶,然后他们可以通过质谱识别和量化,使他们能够寻找在疾病病例中特别上调的异常值。
Fred Hutchinson癌症研究中心的研究人员Amanda Paulovich介绍了CPTAC小组为目标蛋白质分析开发多反应监测分析的努力,目的是结束研究人员对蛋白质定量依赖基于抗体的技术,如Western blots。
她呼应了许多蛋白质组学研究人员的担忧,指出抗体的可靠性较差,可用性有限,并强调了靶向质谱——特别是MRM和免疫-MRM——是一种有前途的替代方法。
为了证明该技术的潜力,Paulovich展示了她和她的同事开发的用于测量DNA损伤反应网络中蛋白质的一对测定方法的数据——用于测量该途径中的信号活性的82 plex免疫- mrm测定方法和针对同一途径的135 plex IMAC- mrm测定方法,但使用IMAC富集磷化肽而不是抗体富集。
Paulovich还强调了CPTAC检测门户,该门户目前包含554种针对306种蛋白质的MRM检测,以及314种单克隆抗体,用于研究人员可以以成本成本获得的免疫MRM检测。她指出,到2016年夏末,该门户将包含由CPTAC各组织提供的约2000个MRM检测结果。
她说,生成MRM内容将是该技术广泛采用的关键,并指出MRM最终将理想地作为一种服务提供,使研究人员可以轻松获得带有测量其感兴趣蛋白vwin德赢ac米兰合作质所需的所有试剂和标准的试剂盒。她说,目前,该技术面临着“先有鸡还是先有蛋”的问题vwin德赢ac米兰合作,由于研究人员需求低,供应商不愿投资构建MRM产品,而研究需求因缺乏易于获得的MRM分析而受到抑制。
为此,Paulovich和其他研究人员正在探索公私合作伙伴关系,以促进MRM的发展,最终目标是使开发和提供检测成为可行的商业业务。