蛋白質(zhì)組學在婦科惡性腫瘤研究中的應用

侯建章（綜述），侯振江（審校）

（滄州醫(yī)學高等?？茖W校1醫(yī)學系外科教研室，2醫(yī)學技術(shù)系檢驗教研室，河北滄州 061001）

隨著人類全基因組測序計劃的完成，生物醫(yī)學主要通過觀察蛋白質(zhì)的表達了解基因的全部信息。一個基因組所表達的全部蛋白質(zhì)即為蛋白質(zhì)組，蛋白質(zhì)組學則是從細胞整體水平進行蛋白質(zhì)屬性研究，如表達水平、翻譯后修飾、相互作用及疾病過程中的生理生化改變特征。應用蛋白質(zhì)組學研究策略能高通量對比健康和疾病狀態(tài)時蛋白質(zhì)表達譜的改變，有效進行腫瘤標志物的篩選、鑒定，對腫瘤的早期診斷、發(fā)病機制和新藥研發(fā)有重要意義［1］。隨著蛋白質(zhì)組學研究方法的建立和發(fā)展，蛋白質(zhì)組學在腫瘤的早期診斷、病情監(jiān)測和預后判斷等方面有潛在的價值，已受到眾多學者的關注［2］。現(xiàn)主要概述蛋白質(zhì)組學技術(shù)在婦科惡性腫瘤研究中的應用。

1 乳腺癌

1．1 乳腺癌的診斷、鑒別診斷和分級 正常乳腺組織和乳腺癌的蛋白質(zhì)表達有差異。胡躍等［3］對49例乳腺癌和33例健康女性血清蛋白質(zhì)譜進行分析，用差異最大的4個質(zhì)核比（M/Z）為17300、26300、5700、8900的質(zhì)譜峰構(gòu)建診斷模型，診斷乳腺癌的敏感度和特異度分別為76．47%（13/17）和 90%（9/10），3例早期乳腺癌均檢出，對中晚期乳腺癌的檢出 率 為 71．43%（10/14）。Gon?alves 等［4］用表面增強激光解析離子化-飛行時間質(zhì)譜（surface-enhanced laser desorption/inionation-time of flight-mass spectra，SELDITOF-MS）對81例早期乳腺癌患者血清蛋白質(zhì)組圖譜進行研究，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移組有40個蛋白質(zhì)呈顯著性差異表達，其預測的敏感度和特異度分別為87%和76%。陳晶等［5］在乳腺癌組織中有明顯差異表達的20個蛋白質(zhì)中成功鑒定出13個蛋白點，其中高表達8個，低表達5個。表明乳腺癌與癌旁及正常乳腺組織蛋白存在明顯的差異，篩選并鑒定這些蛋白質(zhì)，可能成為早期診斷乳腺癌的標志物。梁燕等［6］用 SELDITOF-MS技術(shù)檢測119例乳腺癌和42例乳腺增生癥患者血清蛋白質(zhì)譜，用生物標記向?qū)Ш湍Ｐ推ヅ滠浖M行組間差異分析，發(fā)現(xiàn)兩組間有23個顯著性差異蛋白峰，用其中的8個蛋白峰構(gòu)建決策樹分類模型，學習模式下的敏感度和特異度分別為100%（119/119）和97．62%（41/42），檢測模式下的敏感度和特異度分別為91．60%（109/119）和92．86%（39/42）。提示乳腺良惡性疾病患者血清蛋白表達有明顯差異，并有助于鑒別診斷。張國強等［7］用SELDI技術(shù)和生物信息學方法篩選血清中能反映乳腺癌術(shù)前分期的蛋白質(zhì)峰并構(gòu)建模型，在34例Ⅰ～Ⅱ期和31例Ⅲ～Ⅳ期乳腺癌的血清中發(fā)現(xiàn)11個蛋白質(zhì)峰在兩組之間的表達有顯著性差異，2042．87、2459．83、3881．37、4804．47、6683．24 和 6706．06 的 6 個蛋白質(zhì)峰被選為分類變量構(gòu)成決策樹分類模型，其交叉驗證的總準確率為80．0%，Ⅰ～Ⅱ期乳腺癌的檢出率為82．4%，Ⅲ～Ⅳ期的檢出率為 77．4%。因此，SELDI技術(shù)可判斷乳腺癌術(shù)前的分級。

1．2 乳腺癌的預后監(jiān)測和隨訪 Ricolleau等［8］用SELDI-TOF-MS技術(shù)對30例有、無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的乳腺癌患者進行蛋白質(zhì)分析，發(fā)現(xiàn)73個峰值，其中泛素化和鐵蛋白輕鏈的表達能較好判斷乳腺癌的預后。鄭弘宇等［9］用SELDI-TOF-MS技術(shù)聯(lián)合弱陽離子交換芯片，分析乳腺癌和健康對照各60例血清蛋白質(zhì)譜，用BioMarker Pattern軟件分析蛋白質(zhì)譜圖，篩選出12個差異蛋白質(zhì)峰，高表達和低表達各50%。用自動選取的3個蛋白峰建立乳腺癌診斷分類樹模型，其診斷的敏感度為91．9%，特異度為81．3%。證實SELDI-TOF-MS技術(shù)可篩選蛋白質(zhì)峰，用于乳腺癌的監(jiān)測和隨訪。

2 卵巢癌

2．1 良惡性卵巢腫瘤的鑒別 目前廣泛使用的卵巢癌腫瘤標志物是糖類抗原125（CA125），但僅50%～60%的Ⅰ期卵巢癌患者CA125水平升高，且陽性預測值低（僅20%）。Alaiya等［10］報道卵巢癌組織中增殖細胞核抗原、熱休克蛋白90等8種蛋白質(zhì)高表達，原肌凝蛋白1、2和細胞角蛋白8等9種蛋白質(zhì)下調(diào)，惡性腫瘤有5種以上同時變化，而良性腫瘤變化蛋白質(zhì)數(shù)＜3種，交界性則為0～6種。提示蛋白質(zhì)變化類型與惡性變有關。用多參數(shù)分析建立的分類模式，使近80%的惡性和交界性卵巢癌得到正確分類。Petri等［11］用質(zhì)譜技術(shù)對156例良性婦科腫瘤、13例交界性婦科腫瘤和40例惡性卵巢上皮癌患者進行尿液蛋白組學檢測，用色譜和串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)進一步純化、鑒定，發(fā)現(xiàn)21個蛋白峰有顯著性差異，其中最具顯著性差異的蛋白質(zhì)為2570．21、2707．32、4425．09，分別為纖維蛋白原α鏈的片段，膠原蛋白α片段和纖維蛋白原β片段，其診斷卵巢癌的敏感度和特異度分別為100%和97%。因此，尿液蛋白組學研究可用于良惡性卵巢腫瘤的鑒別診斷。

2．2 卵巢癌的診斷 Petricoin等［12］對50例卵巢癌和66例健康女性血清蛋白質(zhì)進行SELDI-TOF-MS分析，發(fā)現(xiàn) M/Z 為534、989、2111、2251、2465 的 5 個波峰同時變化，分析116個未標記的血清標本，診斷卵巢癌的敏感度為100%，特異度為95%，陽性預測值為94%。而CA125的陽性預測值僅35%。因此，用SELDI-TOF-MS技術(shù)對卵巢癌高危人群進行篩查，具有簡便、快速、敏感、特異等優(yōu)點。Cheng等［13］用磁珠結(jié)合基質(zhì)輔助激光解析離子化技術(shù)對57例卵巢癌和29例健康人血漿蛋白組學檢測，發(fā)現(xiàn)M/Z為2664、2850、3250、7735、7927 和92 406 個有顯著性差異的蛋白峰，證實2664 Da為纖維蛋白原α鏈的片段，診斷卵巢癌的敏感度和特異度分別為100%、97%，可能成為卵巢癌的又一腫瘤標志物。Lin等［14］用SELDI-TOF-MS技術(shù)分析35例卵巢癌和30例健康對照血漿蛋白質(zhì)，發(fā)現(xiàn)卵巢癌患者血漿中存在4個特異性蛋白質(zhì)峰，而對照組缺失;對照組存在5295．5和8780．48的兩個蛋白質(zhì)峰，而卵巢癌患者缺失。這幾種差異蛋白質(zhì)在早期鑒別卵巢癌的敏感度為90．0%～96．3%，特異度為100%。趙群等［15］用二維差異凝膠電泳和MALDI-TOF/TOF串聯(lián)質(zhì)譜差異蛋白質(zhì)組學研究103例卵巢上皮癌、63例卵巢良性腫瘤、3例盆腔良性病變和60例健康對照血清，發(fā)現(xiàn)41個有顯著性差異的蛋白質(zhì)點，成功鑒定其中的28個，上調(diào)和下調(diào)最顯著的分別為結(jié)合珠蛋白和轉(zhuǎn)鐵蛋白，成為卵巢上皮癌的血清標志物;CA125+結(jié)合珠蛋白+轉(zhuǎn)鐵蛋白聯(lián)合診斷卵巢上皮癌的敏感度和特異度高于三者的單獨檢測，提高了CA125陰性卵巢上皮癌的檢出率，有助于卵巢上皮癌的診斷。Wang等［16］應用SELDI-TOF-MS技術(shù)，結(jié)合生物信息學的支持向量方法，以33例晚期卵巢癌、20例子宮肌瘤和11例健康人血漿為研究對象，建立了由晚期卵巢癌7個差異蛋白峰組成的蛋白質(zhì)譜（4099、5488、4144、4478、3940 蛋白表達上調(diào)，13783、8588 蛋白表達下調(diào)），對早期卵巢癌進行盲法測試，預測的準確率為81．8%（9/11），提示用晚期卵巢癌蛋白質(zhì)譜診斷模型對多數(shù)早期卵巢癌也有診斷價值。

3 宮頸癌

3．1 宮頸癌的診斷和鑒別診斷 Wong等［17］用SELDI技術(shù)和弱陽離子蛋白芯片檢測35例浸潤型宮頸癌和2例正常宮頸組織，發(fā)現(xiàn)50個蛋白峰;雙盲選擇宮頸癌20例，發(fā)現(xiàn)有2個蛋白低表達，13個蛋白高表達;挑選7個蛋白區(qū)分宮頸癌的敏感度為87%，特異度100%，陽性預測值100%，陰性預測值87%。證明SELDI技術(shù)用于宮頸癌的診斷，具有高通量、高敏感性和高特異性。Bae等［18］檢測33例浸潤性宮頸癌和17例正常宮頸組織，發(fā)現(xiàn)35個蛋白峰有差異表達，其中高表達17個，低表達18個，在宮頸癌組織中新鑒定的有21種蛋白質(zhì)，還有12種蛋白質(zhì)也存在于其他腫瘤。Lin等［19］用SELDI-TOF-MS技術(shù)分析60例宮頸浸潤癌、32例宮頸原位癌和37例健康人血漿，發(fā)現(xiàn)6個蛋白峰;在92例患者中檢出84例，37例健康人中檢出6例，敏感度和特異度分別為91%和97%;在60例浸潤癌中55例檢出6584．41和3805．68兩個蛋白峰，32例原位癌中檢出31例，敏感度和特異度分別為92%和97%。說明這些蛋白質(zhì)對宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展起重要作用。夏婷等［20］用SELDI-TOF-MS檢測91例早期宮頸鱗癌和15例宮頸上皮內(nèi)瘤變Ⅲ級宮頸癌患者血清蛋白指紋圖譜，建立了由3977和5807兩個差異蛋白組成的宮頸癌診斷模型，診斷的敏感度和特異度分別為97．29%（36/37）和83．78%（31/37），可用于宮頸癌的早期診斷。劉玲等［21］采用SELDI-TOF-MS蛋白質(zhì)芯片技術(shù)檢測44例宮頸浸潤癌、30例宮頸原位癌和51例健康人血清蛋白質(zhì)指紋圖譜，篩選出相對分子質(zhì)量分別為 5642、5912、5905、5660、2288 和 8700 的 6 個標志蛋白，對宮頸癌診斷的敏感度為95．45%，特異度為95．23%;宮頸浸潤癌與原位癌血清中存在16個差異表達蛋白質(zhì)，篩選出相對分子質(zhì)量分別為13 776、2796、2697、2070、2768 和9222 的6 個標志蛋白，其鑒別宮頸浸潤癌的敏感度為93．10%，特異度為93．33%。宮頸原位癌與對照組存在6個差異表達蛋白質(zhì)，診斷宮頸原位癌的敏感度為60%，特異度為98．08%。提示血清蛋白質(zhì)譜分析可用于宮頸浸潤癌和原位癌的鑒別，對宮頸癌浸潤機制的探討和治療手段的開發(fā)有指導意義。

3．2 宮頸癌的預后監(jiān)測 曾亮等［22］對早期和中-晚期宮頸癌組織進行蛋白質(zhì)鑒定，發(fā)現(xiàn)CK19在早期的表達高于中-晚期，證實早期和中-晚期宮頸癌蛋白表達存在差異，可能成為預測宮頸癌復發(fā)和預后的標志物。羅俊華等［23］采用SELDI-TOF-MS技術(shù)比較宮頸浸潤癌與健康女性血清蛋白質(zhì)譜圖，發(fā)現(xiàn)M/Z為3888、7763、6631的3種蛋白在宮頸浸潤癌血清中水平明顯降低，采用建立的分類樹模型，診斷準確率為95．9%（140/146），敏感度和特異度分別為 95．3%（41/43）和98．1%（101/103）。雙盲驗證顯示，該分類樹模型診斷的敏感度和特異度分別為90．0%（18/20）和87．5%（35/40），表明血清蛋白組學與宮頸浸潤癌密切相關，可能成為診斷宮頸浸潤癌的血清學指標。

4 小結(jié)

目前蛋白質(zhì)組學研究已成為生命科學領域的研究熱點，高敏感性和高通量的蛋白質(zhì)組學為婦科惡性腫瘤的研究提供了新方法和新策略，在篩選腫瘤標志物、診斷等方面發(fā)揮了重要作用。隨著對蛋白質(zhì)組學研究的不斷深入，現(xiàn)代生物技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，腫瘤的發(fā)生發(fā)展機制日趨明了，蛋白質(zhì)組學將為人類最終攻克婦科惡性腫瘤作出巨大的貢獻。

［1］Hanash SM，Bobek MP，Rickman DS，etal．Integrating cancer genomics and proteomics in the post-genome era ［J］．Proteomics，2002，2（1）:69-75．

［2］侯振江，侯建章．血清差異蛋白質(zhì)組學在肝癌研究中的進展［J］．醫(yī)學與哲學，2009，30（2）:54-55．

［3］胡躍，張?zhí)K展，余截凱，等．血清蛋白質(zhì)組圖譜和人工神經(jīng)網(wǎng)絡軟件在乳腺癌診斷中的應用［J］．癌癥，2005，24（1）:67-71．

［4］Gon?alves A，Esterni B，Bertucci F，etal．Postoperative seruMproteomic profilesmay predictmetastatic relapse in high-risk primary breast cancer patients receiving adjuvant chemotherapy［J］．Oncogene，2006，25（7）:981-989．

［5］陳晶，丁丹，郭慕紅，等．應用二維電泳和質(zhì)譜技術(shù)篩選乳腺癌相關差異表達蛋白質(zhì)的初步研究［J］．南京醫(yī)科大學學報（自然科學版），2008，28（6）:747-751．

［6］梁燕，柴凡，王秀麗，等．應用SELDI-TOF-MS技術(shù)分析乳腺癌與乳腺增生癥的血清蛋白差異［J］．中華腫瘤防治雜志，2009，16（18）:1394-1396．

［7］張國強，劉揚，楊艷梅，等．血清SELDI蛋白質(zhì)指紋圖譜在乳腺癌術(shù)前分級中的應用［J］．中國生物工程雜志，2009，29（9）:56-60．

［8］Ricolleau G，Charbonnel C，Lode L，etal．Surface-enhanced laser desorption/ionization time of flightmass spectrometry protein profiling identifies ubiquitin and ferritin light chain as prognostic biomarkers in node-negative breast cancer tumors［J］．Proteomics，2006，6（6）:1963-1975．

［9］鄭弘宇，吳凡，黃偉煒，等．血清蛋白質(zhì)譜模型的建立及在乳腺癌診斷中的應用［J］．福建醫(yī)藥雜志，2010，32（1）:1-3．

［10］Alaiya AA，F(xiàn)ranzén B，Hagman A，etal．Classification of human ovarian tumors using multivariate data analysis of polypeptide expression patterns［J］．Int JCancer，2000，86（5）:731-736．

［11］Petri AL，Simonsen AH，Yip TT，etal．Three new potential ovarian cancer biomarkers detected in human urine with equalizer bead technology［J］．Acta Obstet Gynecol Scand，2009，88（1）:18-26．

［12］Petricoin EF，Ardekani AM，Hitt BA，etal．Use of proteomic patterns in seruMto identify ovarian cancer［J］．Lancet，2002，359（9306）:572-577．

［13］Cheng AJ，Chen LC，Chien KY，etal．Oral cancer plasma tumor marker identified with bead-based affinity-fractionated proteomic technology［J］．Clin Chem，2005，51（12）:2236-2244．

［14］Lin YW，Lin CY，Lai HC，etal．Plasma proteomic pattern as biomarkers for ovarian cancer［J］．Int J Gynecol Cancer，2006，16（5）:1951-1592．

［15］趙群，段微，吳玉梅，等．CA125陰性卵巢癌血清標志物差異蛋白質(zhì)組學的研究［J］．現(xiàn)代婦產(chǎn)科進展，2008，17（5）:337-341．

［16］Wang J，Zhang X，Ge X，etal．Proteomic studies of early-stage and advanced ovarian cancer patients［J］．Gynecol Oncol，2008，111（1）:111-119．

［17］Wong YF，Cheung TH，Lo KW，etal．Protein profiling of cervical cancer by protein-biochips:proteomic scoring to discriminate cervical cancer froMnormal cervix［J］．Cancer Letters，2004，211（2）:227-234．

［18］Bae SM，Lee CH，Cho YL，etal．Two-dimensional gel analysis of protein expression profile in squamous cervical cancer patients［J］．Gynecol Oncol，2005，99（1）:26-35．

［19］Lin YW，Lai HC，Lin CY，etal．Plasma proteomic profiling for detecting and differentiating in situ and invasive carcinomas of the uterine cervix［J］．Int JGynecol Cancer，2006，16（3）:1216-1224．

［20］夏婷，鄭智國，高赟，等．宮頸癌患者血清蛋白指紋圖譜的檢測及其意義［J］．癌癥，2008，27（3）:279-282．

［21］劉玲，詹平，毛熙光，等．SELDI-TOF-MS蛋白芯片技術(shù)在宮頸癌早期診斷和鑒別診斷中的應用［J］．中國現(xiàn)代醫(yī)學雜志，2009，19（6）:860-864．

［22］曾亮，朱紅，鄧亞平，等．應用蛋白質(zhì)組學技術(shù)篩選宮頸癌臨床分期相關蛋白［J］．現(xiàn)代生物醫(yī)學進展，2009，9（16）:3049-3052．

［23］羅俊華，高春芳，魏蓉，等．宮頸浸潤癌患者血清蛋白質(zhì)組的特征研究［J］．解放軍醫(yī)學雜志，2010，35（4）:433-435．