血清蛋白組與消化道惡性腫瘤研究進(jìn)展*

王延峰，米志寬，張華華，陳亞妮，張 靜△

1. 延安大學(xué)附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科( 延安 716000)，2.延安大學(xué)醫(yī)學(xué)院(延安 716000)

·綜述·

血清蛋白組與消化道惡性腫瘤研究進(jìn)展*

王延峰1，米志寬2，張華華2，陳亞妮2，張 靜2△

1. 延安大學(xué)附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科( 延安 716000)，2.延安大學(xué)醫(yī)學(xué)院(延安 716000)

近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外消化道惡性腫瘤的發(fā)病率和病死率不斷上升，特別是結(jié)腸癌、肝癌、胃癌患者嚴(yán)重危害著人類健康。隨著蛋白組學(xué)的快速發(fā)展，應(yīng)用蛋白組學(xué)技術(shù)對(duì)惡性腫瘤的早期特異性診斷標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)、蛋白質(zhì)的診斷模型的建立、靶向治療、發(fā)病機(jī)制等方面的研究已成為近期的熱點(diǎn)之一。本文將對(duì)蛋白質(zhì)組學(xué)在惡性消化道腫瘤中的研究進(jìn)展進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述。

國(guó)內(nèi)外臨床上主要通過血清腫瘤標(biāo)志物的檢測(cè)、影像學(xué)技術(shù)、及病理免疫組化等方法對(duì)消化道惡性腫瘤進(jìn)行早期的篩查與診斷。而惡性腫瘤的診斷與鑒別診斷、疾病的隨訪、療效評(píng)價(jià)、預(yù)后與檢測(cè)復(fù)發(fā)等方面，血清腫瘤標(biāo)志物有著極其重要作用[1]。在蛋白組學(xué)技術(shù)的不斷提高和快速發(fā)展下，對(duì)惡性腫瘤的早期特異性診斷、靶向治療、新藥的研制等已成為近期惡性腫瘤研究的熱門之一。蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要功能的表現(xiàn)者和執(zhí)行者，血清蛋白組在機(jī)體正常組織細(xì)胞發(fā)生癌變時(shí)，可直接反映出基因信息的改變。蛋白質(zhì)組學(xué)(Proteomics)通過對(duì)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)成分的組成、修飾狀態(tài)和表達(dá)水平進(jìn)行分析，研究蛋白質(zhì)之間的相互聯(lián)系及其彼此作用，從而發(fā)現(xiàn)了基因生物表達(dá)調(diào)控機(jī)制和生物學(xué)行為的一個(gè)新的研究領(lǐng)域，同時(shí)也為目前惡性腫瘤的研究創(chuàng)造了技術(shù)平臺(tái)。應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對(duì)正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞內(nèi)不同蛋白質(zhì)的表達(dá)及表達(dá)數(shù)量、表達(dá)位置和修飾狀態(tài)等差異進(jìn)行分析研究。實(shí)驗(yàn)研究表明蛋白質(zhì)組學(xué)的技術(shù)的應(yīng)用是發(fā)現(xiàn)新的腫瘤標(biāo)記物的重要有效途徑[2]。蛋白質(zhì)組學(xué)不但使對(duì)組織、細(xì)胞、生物體所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)的研究成為了國(guó)內(nèi)外目前研究惡性腫瘤的熱點(diǎn)與前沿領(lǐng)域，而且還建立了臨床應(yīng)用和基因組學(xué)的紐帶。各種癌變狀態(tài)下的蛋白質(zhì)組的變化及發(fā)生機(jī)制，在其研究的成果下能夠精準(zhǔn)表達(dá)。利用蛋白組技術(shù)構(gòu)建的人類蛋白質(zhì)生理圖譜和病理圖譜，能夠發(fā)現(xiàn)很多疾病新的治療靶點(diǎn)、血清診斷標(biāo)志物、藥物，從而為癌癥患者的早期特異性診斷、靶向治療及預(yù)后等方面提供了新的思路和技術(shù)方法。因此，應(yīng)用蛋白質(zhì)組技術(shù)能夠?qū)盒阅[瘤的發(fā)生機(jī)制及蛋白質(zhì)表達(dá)情況、早期的篩查與診斷、個(gè)性化治療方案的制定極其預(yù)后觀察、療效等方面產(chǎn)生了重要的意義。本文綜述了血清蛋白組技術(shù)在消化道惡性腫瘤研究中應(yīng)用的進(jìn)展，主要從常見的結(jié)腸癌、肝癌、胃癌等消化道惡性腫瘤的血清蛋白質(zhì)標(biāo)志物篩查研究進(jìn)行闡述。

1結(jié)直腸癌血清蛋白組的檢測(cè)結(jié)直腸癌(Colorectal cancer,CRC)是世界上最常見的惡性腫瘤，高居男性癌癥患病率的第三位，女性癌癥患病率的第二位。據(jù)相關(guān)研究顯示40%～50%的CRC患者發(fā)生轉(zhuǎn)移且預(yù)后非常差，5年的存活率小于10%，早期且不易發(fā)現(xiàn)。尋找新型的分子標(biāo)志物及發(fā)現(xiàn)有效的治療新靶點(diǎn)則成為研究其的主要任務(wù)。隨著蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的發(fā)展,使其在蛋白質(zhì)水平上能夠更好地闡述結(jié)直腸癌的發(fā)病機(jī)制、進(jìn)而提高早期診斷的效率及治療效果。近年來(lái),蛋白質(zhì)組學(xué)通過提供大規(guī)模高通量的蛋白質(zhì)分析技術(shù)手段,不但在組織、血清、細(xì)胞等不同水平鑒定出多種結(jié)直腸癌的差異表達(dá)蛋白,而且還發(fā)現(xiàn)了CRC患者血清中新的診斷標(biāo)志物與藥物治療的靶點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外臨床上常用電子結(jié)腸鏡、大便隱血實(shí)驗(yàn)、鋇餐雙重造影、CEA、CA199等方法對(duì)CRC患者進(jìn)行早期篩查與診斷，但這些檢查方法具有費(fèi)用高、操作復(fù)雜、敏感性和特異性低等缺點(diǎn),因此亟需尋找敏感性和特異性高、無(wú)創(chuàng)、操作簡(jiǎn)單的檢測(cè)手段。在臨床上，血清標(biāo)本具有創(chuàng)傷性小且容易獲取，而蛋白質(zhì)的研究則成為了發(fā)現(xiàn)新腫瘤標(biāo)志物的重要途徑。

據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)臨床文獻(xiàn)研究顯示，血清蛋白組技術(shù)已經(jīng)在CRC患者血清腫瘤分子標(biāo)志物的檢測(cè)中得到了較廣泛的應(yīng)用。Lim等[3]使用2D-DIGE和LC-MS/MS 技術(shù)對(duì)CRC患者和正常對(duì)照組患者的血清進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)23個(gè)差異表達(dá)蛋白,經(jīng)酶標(biāo)免疫吸附實(shí)驗(yàn)(Enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)驗(yàn)證,分析結(jié)果顯示在CRC患者血清中載脂蛋白A1(Apolipoprotein A1,APOA1)呈高表達(dá)，CRC早期診斷的血清腫瘤分子標(biāo)志物可能是APOA1。Fan等[4]通過應(yīng)用蛋白組學(xué)技術(shù)對(duì)CRC患者和健康者的血清進(jìn)行研究，使用弱陽(yáng)離子磁珠多肽固相分離技術(shù)(MB-WCX)和基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)(MALDI-TOF-M S)對(duì)血清進(jìn)行檢測(cè)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),質(zhì)荷比(m/z)為1208、1467、1505、1618、1656和4215的6種蛋白聯(lián)合診斷結(jié)直腸癌有很高的敏感性和特異性(分別為94.44%和94.29%),而且證實(shí)質(zhì)荷比為1505和1618的兩種蛋白分別是α2-HS糖蛋白前體和β微管蛋白,因此我們認(rèn)為這兩種蛋白可能和結(jié)直腸癌的發(fā)病機(jī)制有關(guān),并可能成為診斷結(jié)直腸癌的標(biāo)志物。

2肝癌血清蛋白組的檢測(cè)肝細(xì)胞癌(Hepatocellular carcinoma,HCC)對(duì)人體具有較強(qiáng)的侵襲性，且發(fā)病率及病死率均較高。早期對(duì)HCC的診斷，特別是對(duì)患有慢性疾病且處于高風(fēng)險(xiǎn)發(fā)病期患者，能夠?qū)颊哌M(jìn)行有效性的治療。通過應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對(duì)HCC患者血清進(jìn)行研究，能夠在疾病發(fā)展的早期能夠準(zhǔn)確低、直接地反應(yīng)HCC病程進(jìn)展?fàn)顩r，在新型的血清蛋白質(zhì)腫瘤標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)和蛋白質(zhì)組模型的建立有重要的推動(dòng)性作用。目前國(guó)內(nèi)外臨床上，AFP是診斷肝細(xì)胞癌最常用的血清腫瘤標(biāo)志物之一，但其特異性和敏感度較低，不能作為臨床診斷的有效指標(biāo)。因此，高特異性、高靈敏度的肝細(xì)胞癌血清診斷標(biāo)志物的研究，則成為對(duì)HCC治療的熱點(diǎn)之一，即對(duì)特異性且靈敏度較高的肝細(xì)胞血清診斷標(biāo)志物的研究顯得非常重要。目前臨床上主要利用蛋白組學(xué)技術(shù)對(duì)肝細(xì)胞癌患者的血清進(jìn)行分析與研究。

HCC是踞世界上惡性腫瘤第四位，目前臨床上雖然診斷方法較多，但是很難和其他肝臟疾病進(jìn)行鑒別診斷。磷脂酰肌醇聚糖 3、谷氨酰胺合成酶、熱休克蛋白 70等標(biāo)志物聯(lián)合先進(jìn)的影像學(xué)技術(shù)雖然在一定程度上提高了臨床HCC的診斷的準(zhǔn)確率，但是仍存在較高的漏診率。Reis等[5]對(duì)18例HCC患者和對(duì)應(yīng)的非腫瘤肝組織的候選差異蛋白質(zhì)進(jìn)行凝膠型蛋白質(zhì)組學(xué)和非標(biāo)記技術(shù)篩選，對(duì)28例肝硬化患者和肝臟局灶性結(jié)節(jié)性增生患者、25例干細(xì)胞腺瘤患者、78例干細(xì)胞癌患者中進(jìn)行比較血清蛋白質(zhì)標(biāo)志物的臨床診斷率。研究表明，14-3-3Sigma表現(xiàn)顯著性上調(diào)，診斷準(zhǔn)確率和靈敏度都明顯高于磷脂酰肌醇聚糖 3、谷氨酰胺合成酶。因此，通過應(yīng)用蛋白組學(xué)技術(shù)對(duì)14-3-3S蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)可提高HCC鑒別診斷過程的準(zhǔn)確性。Tsai[6]等通過在183例肝硬化和肝細(xì)胞癌患者的血清蛋白中對(duì)N-連接糖蛋白進(jìn)行分離且進(jìn)行去甲基化后利用高效液相色譜-電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)篩查出了一種血清蛋白質(zhì)標(biāo)記物，而這種血清蛋白質(zhì)標(biāo)記物能夠?qū)Ω斡不颊吆透渭?xì)胞癌患者進(jìn)行鑒別診斷。通過對(duì)肝細(xì)胞癌患者和肝硬化患者中的血清蛋白質(zhì)進(jìn)行全球化比對(duì)和量化分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果表明這兩種疾病患者血清中存在11種差異性蛋白表達(dá)的且癌細(xì)胞的侵襲和遷移有密切關(guān)系的N-連接糖蛋白。

3胃癌血清蛋白組的檢測(cè)目前國(guó)內(nèi)外臨床上對(duì)胃癌(Gastric cancer)早期的診斷主要通過胃鏡和上消化道造影等技術(shù)，但是這兩種技術(shù)創(chuàng)傷性大、危險(xiǎn)性高且需要較高的診斷水平和操作水平，檢出率較低。血清學(xué)對(duì)胃癌的診斷主要通過聯(lián)合檢測(cè)CEA、CA19-9、CA72-4等非特異性腫瘤標(biāo)志物，且靈敏度和準(zhǔn)確度較低。治療通常包括完全胃或部分切除術(shù)，然而，預(yù)后相當(dāng)差。這些技術(shù)均未能診斷胃癌可能的原因是胃癌具有較長(zhǎng)的無(wú)癥狀期和早期檢測(cè)較難。因此在胃癌早期篩查與診斷上，高特異性的潛在靶分子的腫瘤標(biāo)志物鑒定則顯得尤為重要。利用蛋白質(zhì)組技術(shù)對(duì)胃癌患者血清內(nèi)的特異蛋白物質(zhì)進(jìn)行篩選，且對(duì)胃癌蛋白質(zhì)診斷模型的建立和具有高靈敏、高特異性的蛋白標(biāo)記的發(fā)現(xiàn)提供了有力的支撐。

早期對(duì)胃癌的研究中，通過液體芯片-飛行時(shí)間質(zhì)譜(MELDI-TOF-MS )和磁珠弱陽(yáng)離子交換技術(shù)(WCX)的結(jié)合對(duì)胃癌患者和體檢者的血清進(jìn)行分析，篩選出了3個(gè)對(duì)胃癌診斷具有高特異性的血清蛋白標(biāo)志物[6]。張輝[7]等利用蛋白組學(xué)技術(shù)對(duì)胃癌患者和健康者血清進(jìn)行分析后篩選出了胃癌患者體內(nèi)具有高特異性的蛋白標(biāo)志物。然后通過利用凝膠電泳(TRICINE-SDS-PAGE)和液體芯片-飛行時(shí)間質(zhì)譜(MELDI-TOF-MS )技術(shù)對(duì)這些特異性蛋白質(zhì)進(jìn)行分離、提純和鑒定，篩選出了能夠早期對(duì)胃癌進(jìn)行診斷的特異蛋白標(biāo)志物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， ApocⅢ在胃癌患者血清內(nèi)的高表達(dá)與胃癌的病程發(fā)展有著密切的聯(lián)系，對(duì)胃癌的發(fā)病機(jī)制、血清特異性蛋白標(biāo)記物的發(fā)現(xiàn)有著重要的推動(dòng)作用。ApocⅢ在胃癌患者血清的發(fā)現(xiàn)，為進(jìn)一步建立和完善胃癌早期的診斷蛋白圖譜模型尊定了基礎(chǔ)。魏疆[8]等通過檢測(cè)胃癌組織中的ZEB1蛋白，發(fā)現(xiàn)ZEB1蛋白在胃癌組織中過度的表達(dá)，且與胃癌的轉(zhuǎn)移侵襲及進(jìn)展密切相關(guān)，早期檢測(cè)胃癌組織中ZEB1 蛋白的表達(dá)對(duì)胃癌的診治及預(yù)后判斷具有指導(dǎo)意義。

4展望血清蛋白質(zhì)組學(xué)對(duì)生命科學(xué)領(lǐng)域的研究與認(rèn)識(shí)對(duì)惡性腫瘤的特異性診斷和靶向治療是一重大突破。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)已經(jīng)在惡性消化道腫瘤的發(fā)病機(jī)制、早期診斷，靶向治療、新藥研發(fā)及預(yù)后等方面有著不可取代的重要價(jià)值。但是對(duì)于低豐度蛋白質(zhì)的擴(kuò)增、分離、酸堿性的鑒定仍然比較困難，部分蛋白質(zhì)腫瘤標(biāo)志物會(huì)發(fā)生漏檢現(xiàn)象。因此，在未來(lái)利用血清蛋白組技術(shù)對(duì)惡性消化道腫瘤蛋白質(zhì)的標(biāo)記進(jìn)行篩查和鑒定時(shí)，應(yīng)進(jìn)行多學(xué)科、多技術(shù)互相融合和交叉，聯(lián)合各種分析方法，取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高檢測(cè)方法的敏感性、及靈敏度穩(wěn)定性、可重復(fù)性、特異性等，能夠獲取更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，對(duì)篩選出的血清蛋白質(zhì)特異性標(biāo)志物仍然需要大量的驗(yàn)證試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，更能充分、有效的利用血清蛋白質(zhì)模型對(duì)消化道腫瘤早期篩查與診斷及預(yù)后治療的效果，從而提高血清蛋白質(zhì)臨床診斷價(jià)值。

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*陜西省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目(17JK0878)

△通訊作者

消化系統(tǒng)腫瘤 @血清蛋白組

R735

A

10.3969/j.issn.1000-7377.2017.11.048

(收稿：2017-02-22)