SELDI技術在預測腫瘤化療藥物療效中的應用*

李清 張革紅

一直以來惡性腫瘤嚴重威脅著人類健康，尤其對于低收入和中等收入國家影響更甚。Ahmedin等[1]最新發布的全球腫瘤統計數據表明，2008年，全球有1270萬人患癌，死亡人數高達760萬。因其對人類如此嚴重的危害性，多年來，人們不斷探索腫瘤的治療方法，目前發展最快的是化學藥物治療，它已成為當今臨床治療腫瘤的重要手段之一。隨著醫學飛速發展，化療藥物種類日益增多。然而，很多化療藥物的療效并不盡如人意。導致腫瘤化療療效差的主要原因是腫瘤細胞對化療藥物耐藥，而腫瘤細胞耐藥與某些蛋白高表達有關[2]。因而，篩選耐藥蛋白并檢測患者對某種藥物耐藥蛋白的表達水平，是預測該化療方案是否敏感的關鍵所在。

SELDI-TOF-MS技術（表面增強激光解析電離飛行時間質譜技術），是近年發展起來的蛋白質組學研究前沿技術[3]。自1993年首次發布此技術和1999年首次報道其在腫瘤領域的應用以來，國內外大量文獻[4-8]報道介紹了用SELDI-TOF-MS技術分析血漿/血清等人體液中的差異表達蛋白質圖譜。現對近年來應用SELDI-TOF-MS技術預測腫瘤化療藥物療效的研究進展綜述如下。

1 肺癌

肺癌是死亡率最高的惡性腫瘤，肺癌的化療敏感性也是近年來很多臨床醫師關注的焦點[9]。Li等[2]應用CM10弱陽離子芯片結合表面增強飛行時間質譜（SELDI-TOF-MS）技術檢測9例晚期肺癌患者口服吉非替尼前血清樣本的蛋白質譜，口服吉非替尼1個月后，根據實體瘤近期療效標準[10]分為服藥有效組（CR+PR）4例和無效組（SD+PD）5例，利用Biomarker Wizard軟件比較各組間的血清蛋白質指紋圖譜。結果：有效組與無效組相比有4個蛋白質峰有顯著差異性，M/Z分別為4889、1576、1762和8693，與無效組相比，有效組上調的峰為2個，其M/Z為1576和1762，下調的峰為2個，其M/Z為4889和8693。結論：SELDI-TOF-MS技術可篩選出預測吉非替尼治療療效的相關蛋白質組指紋，此方法捕獲的蛋白質組指紋可作為一種選擇用藥的新指標。

Ji等[11]借助以上研究結論，以蛋白質指紋圖譜M/Z：（8693±50）H+豐度≤25%這個指標為界定，進一步應用SELDI技術觀察含鉑方案治療失敗的患者以蛋白質指紋為依據指導化療與吉非替尼的序貫應用的方法的遠期效果。方法：選擇TP、DP和GP方案化療失敗，且經 SELDI檢測 M/Z：（8693±50）H+的豐度≤15%的NSCLC患者9例，口服吉非替尼250 mg，1次/d，治療期間每2個月查患者血清SELDI指紋，以M/Z：（8693±50）H+的豐度>25%作為再化療指標，并以M/Z：（8693±50）H+豐度≤15%為繼續服用吉非替尼的指標，兩者之間根據腫塊變化和腫瘤標記物變化決定取舍吉非替尼治療時間，指導吉非替尼與含鉑方案的序貫治療，觀察總生存時間。結果：隨訪至2010年12月，9例患者中位總生存期為27個月（10~66個月）。結論：SELDI技術通過指紋的描述，有計劃地選擇這些抗腫瘤藥物治療NSCLC的取、舍，可提高藥物治療的獲益率和獲益時間。這項研究將SELDI技術運用于指導臨床用藥，且提高了治療有效性。

2 乳腺癌

乳腺癌是女性發病率第1位惡性腫瘤，近年來新輔助化療在減小腫瘤體積上受到廣泛認可[12-13]。美國He等[14]學者取52例T2-T4未轉移乳腺癌患者的新鮮腫瘤組織，在應用新輔助化療（多西他賽、卡鉑+赫賽汀）前利用SELDI技術分析腫瘤的蛋白指紋圖譜，得到了對化療不同敏感性的大量腫瘤的蛋白指紋圖譜。該研究采用非監測的分層聚類和監測下的基于神經網絡的分類方法比較所采集的蛋白指紋圖譜。52例腫瘤樣本中，其中35例被分到檢測組，選擇新輔助化療藥M/Z腫瘤耐藥蛋白峰。其余17例樣本為療效組，被選出的蛋白峰被用于預測其余17例樣本對新輔助化療的敏感性。在整個實驗組中，篩選出的蛋白峰在M/Z：16 906，根據此指標用藥，對化療有效的腫瘤組織正確率為88.9%，化療無效的腫瘤組織正確率為91.7%。結論：SELDI-TOF-MS技術可篩選出預測新輔助化療療效的相關蛋白質組指紋，篩選出的蛋白質組指紋可指導乳腺癌的新輔助化療。

3 胰腺癌

胰腺癌（PC）因其侵襲性及早期轉移成為預后最差惡性腫瘤之一。在美國，胰腺癌死亡率位居各惡性腫瘤第4位，5年生存率只有4%~5%[15]。Cao等[16]進行了一項研究，應用SELDI-TOF-MS技術篩選預測吉西他濱化療的胰腺癌預后的蛋白標志物。方法：用SELDI-TOF-MS技術結合CM10芯片和生物信息技術工具分析了45只小鼠的血清樣本。血清樣本均取自眼眶后竇靜脈，經離心（3000 rpm）10 min貯存于-80 ℃。血清樣本被分為三組：健康對照組、胰腺癌模型組（人類胰腺癌的原位移植模型）和為建立蛋白指紋模型的吉西他濱治療組。胰腺癌模型組的建立采用腫瘤移植1周后的小鼠。吉西他濱治療組的小鼠經腹腔內注射吉西他濱（240 mg/kg），每周1次，共4次。PC模型組和健康組注射生理鹽水。結果：該實驗篩選出了3個蛋白標志物，M/Z：9308、9475和4911，能一次性區分健康組、PC模型組和吉西他濱有效的PC組。運用SELDI技術將胰腺癌樣本從正常樣本中區分出來，其特異性95.0%，靈敏性95.0%。通過留一法交叉驗證將正常組、PC模型組和吉西他濱治療組區分開來，其特異性95.0%，靈敏性75.0%，并且這些蛋白標志物在其他研究中未被提及[17]。結論：SELDI-TOF-MS結合精密生物技術工具有助于發現新的生物標志物，并為準備接受化療的PC患者建立具有高靈敏性和特異性的蛋白指紋圖譜模型。

4 卵巢癌

上皮性卵巢癌（EOC）是惡性程度最高的婦科腫瘤。Zhang等[18]進行了一項研究，研究目的：發展卵巢癌特意性血清蛋白指紋圖譜的基本原理，并分析多耐藥P-糖蛋白（MDR1）的蛋白指紋圖譜，同時建立快速且敏感的多耐藥蛋白（MRP）血清模型。方法：36例上皮性卵巢癌血清樣本組和30例健康對照組，運用SELDI-TOF-MS技術比較兩組血清蛋白指紋圖譜。采用盲法試驗依次對蛋白模型進行鑒定。經免疫組化檢測到MDR和MRP的表達。結果：在卵巢癌和健康對照組之間有29個蛋白峰差異顯著（P<0.01），其中15個蛋白峰增高，14個減低。29個蛋白峰中有3個蛋白峰：M/Z：5486、6463和8575，被選作卵巢癌的生物標志物，其敏感性100%，特異性93.33%。MDR1在卵巢癌的表達率是69.4%。MRP在卵巢癌的表達是63.8%。結論：運用SELDI技術診斷卵巢癌并篩選多耐藥是一個理想方法。

5 胃癌

胃癌是常見惡性腫瘤，是消化系統最多發腫瘤[19]。日本的Ogawa等[20]進行了一項有趣的研究，TS-1是一種在日本很常用的口服抗腫瘤藥，尤其針對治療胃腸道腫瘤[21]。但近年因其骨髓抑制的副反應而被停用。據報道，一種傳統的日本藥JTT可以刺激造血并減少放化療帶來的副作用[22]。該實驗利用蛋白質組學技術（SELDI-TOF-MS），探索能夠反映TS-1引起骨髓抑制并可由JTT減輕這種骨髓抑制的生物標志物[23-24]。結果：經SELDI-TOF-MS分析后，有3個蛋白峰在給予TS-1治療的小鼠體內增高，但在同時給予JTT的小鼠體內無明顯變化。其中一個蛋白峰M/Z：4223.1被進一步鑒定為白蛋白特異C-終端片段。結論：這項研究表明，經SELDI技術檢測后，白蛋白的C-終端片段是預測TS-1引起骨髓抑制的一個潛在蛋白標志物。

6 問題與展望

表面增強激光解析離飛行時間質譜（surfaceenhanced laser desorption/ionization-time of flight-mass spectrometry，SELDI-TOF-MS）具有操作較簡便、多樣本檢測、檢測快速、靈敏性高等優點，是實驗室診斷技術革命性的進展[25]。也正是因該技術對檢測樣品需要量極少，靈敏度極高，其對樣品的質量控制、操作過程的規范化及儀器校準的標準化等要求極為嚴格，這些因素直接影響實驗結果的準確性和可靠性[26]。隨著研究深入，人們發現SELDI-TOF-MS技術在生物醫學中研究中重現性較差，這可能與各實驗室間對研究對象的選擇、標本的處理和儲存、儀器參數設置及統計分類的控制差異有關。因此，進一步研究發展該技術，使該技術得到更精準的標準化控制，是目前SELDI技術在腫瘤診斷及治療應用中需要解決的問題。

國內外現已有大量文獻報道介紹了用SELDITOF-MS 技術分析血漿/血清等人體液中的差異表達蛋白質圖譜，因而SELDI技術在腫瘤診斷方面的應用已經很普遍。如發現卵巢癌、肝癌、前列腺癌等多種腫瘤疾病相關生物標志物[26]。然而，運用SELDI技術預測腫瘤藥物治療療效方面的研究還比較有限。由于腫瘤耐藥與蛋白表達水平密切相關，因而耐藥蛋白表達特征是判斷惡性腫瘤化學治療敏感性的一個極其重要的指標。希望有更多關于利用SELDI技術篩選腫瘤化療藥物耐藥蛋白的研究，發現更多耐藥蛋白標志物，從而有助于為患者選擇更行之有效的個體化化療方案。

[1]Ahmedin J，Freddie B，Melissa M，et al.Global cancer statistics[J].Ca Cancer J Clin，2011，61（2）：69-90.

[2]Li X，Xiao-jun M，Shu-qing W.A report on the study of the estimation of the therapeutic effect in treatment of lung cancer with gefitinib by SELDI[J].Progress in Modem Biomedicine，2008，8（8）：1498-1500.

[3]Merchant M，Weinberger S R.Recent advancements in surfaceenhanced laser desorption/ionization-time of flight-mass spectrometry[J].Electrophoresis，2000，21（6）：1164-1177.

[4]Hutchens T W，Yip T T.New desorption strategies for the mass spectrometric analysis of macromolecules[J].Rapid Communications in Mass Spectrometry，1993，7（7）：576-580.

[5]Wright Jr G L，Cazares L H，Leung S M，et al.Proteinchip?surface enhanced laser desorption/ionization（SELDI）mass spectrometry：a novel protein biochip technology for detection of prostate cancer biomarkers in complex protein mixtures[J].Prostate Cancer and Prostatic Diseases，1999，2（5-6）：264-276.

[6]Petricoin E，Ardekani A，Hitt B，et a1.Use of proteomic patterns in serum to identify ovarian cancer[J].Lancet，2002，359（9306）：572-577.

[7]Kanmura S，Uto H，Kusumoto K，et al.Early diagnostic potential for hepatocellular carcinoma using the SELDI ProteinChip system[J].Hepatology，2007，45（4）：948-956.

[8]Grizzle W E，Semmes O J，Basler J，et al.The early detection research network surface-enhanced laser desorption and ionization prostate cancer detection study：a study in biomarker validation in genitourinary oncology[J].Urologic Oncology，2004，22（4）：337-343.

[9]張思維，雷正龍，李光琳，等.中國腫瘤登記地區2006年腫瘤發病和死亡資料分析[J].中國腫瘤，2010，19（6）：356-365.

[10]Therasse P，Arbuck S G，Eisenhauer E A，et al.European organization for research and treatment of cancer，national cancer institute of the united states，national cancer institute of canada.New guidelines to evaluate the response to treatment in solid tumors[J].J Natl Cancer Inst，2000，92（3）：205-216.

[11]Ji L，Pei Y.Prospective study on surface-enhanced laser sesorption/ionization protein fingerprinting for diagnosing gene polymorphism leading to drug resistance drift：sequential therapy with a platinumbased regimen and gefitinib for non-small cell lung cancer[J].Chinese Journal of Lung Cancer，2013，16（1）：33-37.

[12]Siegel R，Ward E，Brawley O，et al.The impact of eliminating socioeconomic and racial disparities on premature cancer deaths[J].Ca Cancer Clin，2011，61（4）：212-236.

[13]Hanrahan E O，Hennessy B T，Valero V.Neoadjuvant systemic therapy for breast cancer：an overview and review of recent clinical trials[J].Expert Opin Pharmacother，2005，6（9）：1477-1491.

[14]He J，Shen D，Chung D U，et al.Tumor proteomic profiling predicts the susceptibility of breast cancer to chemotherapy[J].Int J Oncol，2009，35（4）：683-692.

[15]Jemal A，Siegel R，Ward E，et al.Cancer statistics，2006[J].Ca Cancer J Clin，2006，56（2）：106-130.

[16]Cao L，Wang L，Wang G，et al.Evaluation of the effectiveness of a chemoprevention model of pancreatic adenocarcinoma using protein chip technology[J]. Int J Oncol，2010，37（6）：1515-1520.

[17]Villanueva J，Philip J，Chaparro C A，et al.Correcting common errors in identifying cancer-specific serum peptide signatures[J].Proteome Res，2005，4（4）：1060-1072.

[18]Zhang W Y，Zhu L R，Zheng Y H，et al.Study for drug-resistance of epithelial ovarian cancer by serum protein profiling[J].Chinese Medical Journal，2009，89（19）：1326-1329.

[19]陸海波，趙長宏，馬玉彥，等.血清蛋白質指紋圖譜診斷早期胃癌臨床意義[J].現代生物醫學進展，2006，6（8）：12-14.

[20]Ogawa K，Omatsu T，Matsumoto C，et al.Protective effect of the Japanese traditional medicine juzentaihoto on myelosuppression induced by the anticancer drug TS-1 and identification of a potential biomarker of this effect[J].BMC Complement Altern Med，2012，12（1）：118.

[21]Shirasaka T.Development history and concept of an oral anticancer agent S-1 （TS-1?）：its clinical usefulness and future vistas[J].Clin Oncol，2009，39（1）：2-15.

[22]Saiki I.A kampo medicine"Juzen-taiho-to"-prevention of malignant progression and metastasis of tumor cells and the mechanism of action[J].Biol Pharm Bull，2000，23（6）：677-688.

[23]Ogawa K，Kojima T，Matsumoto C，et al.Identification of a predictive biomarker for the beneficial effect of a Kampo （Japanese traditional）medicine keishibukuryogan in rheumatoid arthritis patients[J].Clin Biochem，2007，40（15）：1113-1121.

[24]Matsumoto C，Kojima T，Ogawa K，et al.A proteomic approach for the diagnosis of "Oketsu"（blood stasis），a pathophysiologic concept of Japanese traditional （Kampo）medicine[J].Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine，2008，5（4）：463-474.

[25]張海英，唐海樺，韋艷，等.SELDI-TOF-MS蛋白質芯片技術實驗條件優化[J].中國公共衛生，2010，26（7）：938-939.

[26]McLerran D，Grizzle W E，Feng Z，et al.SELDI-TOF MS whole serum proteomic profiling with IMAC surface does not reliably detect prostate cancer[J].Clin Chem，2008，54（1）：53-60.