Science醫學：新技術加速癌癥生物標記物篩查

日期：2012-07-23 08:23:31

來自蘇黎世聯邦理工學院的研究人員開發了一種新程序可用于測試癌癥生物標記物的臨床利益。這種方法可能會大大縮短從實驗室到進入臨床應用的道路。相關論文發表在7月11日的《科學轉化醫學》（Science Translational Medicine）雜志上。

蛋白質生物標記物對于個體化醫療至關重要，尤其是那些在血漿或尿液中循環的蛋白質標記物無需任何大的侵入就可以獲取。生物標記物可幫助早期階段在醫院中檢測疾病，分類，并選擇適當的治療和監控治療反應。

由于在蛋白質組學和基因組學研究以及計算機模擬生物過程中取得的重大進展，研究人員近年來已經發現了超過1000個潛在的蛋白質生物標記物。對個體癌癥患者全基因序列的認識也在不斷增長，將推動更進一步地增加潛在生物標記物的數量。

長候選名單

然而，大多數文獻中提出和記錄的蛋白質生物標記物都沒有超越“潛在”狀態。“候選生物標記物的名單變得越來越長，但是獲得批準投入臨床應用的數量卻停滯不前，”分子系統生物學教授Ruedi Aebersold課題組博士后Ruth Hüttenhain概括道。為了首先評估候選生物標記物是否具有臨床相關性，不得不在大批的患者樣本中測量和驗證它們。開發臨床用新生物標記物無法取得進展的一個主要原因是缺乏對大多數候選生物標記物的驗證程序。

研究的第一作者Ruth Hüttenhain 和Martin Soste由此開發出了一個大規模快速檢測潛在生物學標記物并驗證其臨床應用的策略。這種方法是基于一種高通量靶向質譜測定技術，利用這一技術可以一種可靠的可重復的方式在任意特異的時間點測定存在于生物樣本中的蛋白質。對于這一程序，需要為每種蛋白預先制定質譜坐標即所謂的檢測。

測試程序快速縮小名單

在他們的研究中，研究人員為1157種潛在生物標記物制定了檢測，在不同的人類癌癥組織中這些生物標記物的豐度有變化，且與驅動癌癥形成的突變基因有關。研究人員最終對來自癌癥患者和健康個體的血液和尿液樣本進行了分析檢測。科學家們能夠在血漿中檢測到超過180種不同的生物標記物，其濃度達到每毫米液體十億分之一克的范圍。在尿液樣本中，系統生物學家發現超過400種不同的生物標記物蛋白。

借助這些分析，潛在生物標記物的名單可以被迅速有效地縮小。雖然這些還不能直接用于癌癥診斷，它們填補了基礎研究和臨床應用之間的鴻溝。“我們希望我們的工作正在推動對癌癥生物標記物的研究，幫助有前景的候選物用于臨床，”這位博士后學生說。為了使其他研究人員從這一基礎工作中受益，蘇黎世聯邦理工學院的的科學家們已將所有的檢測放到了可公開訪問的數據庫中，從而能夠迅速擴展，且方便將新發現的候選生物標記物納入其中。

對卵巢癌的病例研究證實方法

一個關于卵巢癌識別的病例研究證實了蘇黎世聯邦理工學院研究人員的方法，檢驗了血漿中的潛在生物標記物。為達此目的，研究人員不僅檢測了文獻中描述的候選生物標記物，還用基于基因組數據的計算模型預測了新的生物學標記物。“利用血漿檢測，有趣的是一些預測的生物標記物生成了可適用于卵巢癌患者分類的極其有前景的結果，”Ruth Hüttenhain強調。因此這些結果凸顯了質譜分析方法用于驗證新蛋白生物標記物的巨大潛力。這一研究還描述了癌癥、遺傳數據和蛋白質組檢測之間的精辟聯系來確定患者的急性狀態。

蘇黎世聯邦理工學院的研究人員在他們的方法中看到了一個普遍策略將對基因和蛋白質相互作用的研究更加強有力地聯系起來。由于基因與涉及腫瘤形成的基因產物蛋白質間的聯系，研究人員能夠借助患者樣本質譜分析，在計算機上對預測的新的從前未知的候選生物標記物進行檢測。“我們的新方法可用于驗證所有患者樣本中的提出的候選生物標記物，”Martin Soste說。為疾病相關蛋白開發出高度特異性的檢驗程序的策略也可以應用于其他的疾病。