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)院檢驗科( 延安 716000)，2.延安大學(xué)醫(yī)學(xué)院(延安 716000)

近幾年來國內(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)病機制等方面的研究已成為近期的熱點之一。本文將對蛋白質(zhì)組學(xué)在惡性消化道腫瘤中的研究進(jìn)展進(jìn)行簡要綜述。

國內(nèi)外臨床上主要通過血清腫瘤標(biāo)志物的檢測、影像學(xué)技術(shù)、及病理免疫組化等方法對消化道惡性腫瘤進(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、療效評價、預(yù)后與檢測復(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)是生命活動的主要功能的表現(xiàn)者和執(zhí)行者，血清蛋白組在機體正常組織細(xì)胞發(fā)生癌變時，可直接反映出基因信息的改變。蛋白質(zhì)組學(xué)(Proteomics)通過對細(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)控機制和生物學(xué)行為的一個新的研究領(lǐng)域，同時也為目前惡性腫瘤的研究創(chuàng)造了技術(shù)平臺。應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對正常細(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。實驗研究表明蛋白質(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)的研究成為了國內(nèi)外目前研究惡性腫瘤的熱點與前沿領(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、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)生機制及蛋白質(zhì)表達(dá)情況、早期的篩查與診斷、個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)病機制、進(jìn)而提高早期診斷的效率及治療效果。近年來,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。目前國內(nèi)外臨床上常用電子結(jié)腸鏡、大便隱血實驗、鋇餐雙重造影、CEA、CA199等方法對CRC患者進(jìn)行早期篩查與診斷，但這些檢查方法具有費用高、操作復(fù)雜、敏感性和特異性低等缺點,因此亟需尋找敏感性和特異性高、無創(chuàng)、操作簡單的檢測手段。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CRC患者和正常對照組患者的血清進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)23個差異表達(dá)蛋白,經(jīng)酶標(biāo)免疫吸附實驗(Enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)驗證,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CRC患者和健康者的血清進(jìn)行研究，使用弱陽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間質(zhì)譜技術(shù)(MALDI-TOF-M S)對血清進(jìn)行檢測分析。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肝細(xì)胞癌(Hepatocellular carcinoma,HCC)對人體具有較強的侵襲性，且發(fā)病率及病死率均較高。早期對HCC的診斷，特別是對患有慢性疾病且處于高風(fēng)險發(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性作用。目前國內(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HCC治療的熱點之一，即對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18例HCC患者和對應(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14-3-3S蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測可提高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)行全球化比對和量化分析，實驗數(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目前國內(nèi)外臨床上對胃癌(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)對胃癌的診斷主要通過聯(lián)合檢測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的無癥狀期和早期檢測較難。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)對胃癌患者血清內(nèi)的特異蛋白物質(zhì)進(jìn)行篩選，且對胃癌蛋白質(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。

早期對胃癌的研究中，通過液體芯片-飛行時間質(zhì)譜(MELDI-TOF-MS )和磁珠弱陽離子交換技術(shù)(WCX)的結(jié)合對胃癌患者和體檢者的血清進(jìn)行分析，篩選出了3個對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-飛行時間質(zhì)譜(MELDI-TOF-MS )技術(shù)對這些特異性蛋白質(zhì)進(jìn)行分離、提純和鑒定，篩選出了能夠早期對胃癌進(jìn)行診斷的特異蛋白標(biāo)志物。實驗結(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，對胃癌的發(fā)病機制、血清特異性蛋白標(biāo)記物的發(fā)現(xiàn)有著重要的推動作用。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)，早期檢測胃癌組織中ZEB1 蛋白的表達(dá)對胃癌的診治及預(yù)后判斷具有指導(dǎo)意義。

4展望血清蛋白質(zhì)組學(xué)對生命科學(xué)領(lǐng)域的研究與認(rèn)識對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值。但是對于低豐度蛋白質(zhì)的擴增、分離、酸堿性的鑒定仍然比較困難，部分蛋白質(zhì)腫瘤標(biāo)志物會發(fā)生漏檢現(xiàn)象。因此，在未來利用血清蛋白組技術(shù)對惡性消化道腫瘤蛋白質(zhì)的標(biāo)記進(jìn)行篩查和鑒定時，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，取長補短，提高檢測方法的敏感性、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證試驗進(jìn)行驗證，更能充分、有效的利用血清蛋白質(zhì)模型對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)臨床診斷價值。

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*陜西省教育廳科學(xué)研究計劃項目(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)