创新药物靶点发现之蛋白质组学研究

人体所含蛋白质种类远远超过人类基因的数目，一个基因由于有不同的剪切方式可以同时编码几种或更多蛋白质，而且目前已知的药物靶点中，绝大多数为蛋白质。因此，从蛋白层面进行靶点的发现和验证，是药物开发的一个重要方向。不过，特定靶蛋白的发现和确定往往需要识别成千上万的蛋白质表达变化，是一个费时费力的过程。蛋白质组学技术和方法的不断提高，在药物作用靶点的探测、验证和优化方面起到了重要的推动作用，提高了药物发现的效率。

蛋白质组学的靶标发现通常采用的策略是比较疾病状态和正常生理状态下蛋白质的表达差异，从而寻找药物作用的靶标。质谱技术已经成为应用于蛋白质组学研究中的强有力工具和核心技术。采用质谱进行蛋白组学研究，比较常用的方法是将样品用蛋白酶解成多肽，通过液相对多肽进行分离，然后用质谱进行检测, 通过软件将质谱图与多肽匹配后，再还原到蛋白水平。

丹纳赫生命科学旗下SCIEX公司拥有三重四极杆、三重四极杆复合线性离子阱以及高分辨质谱等，可用于蛋白组学靶点发现到验证的一系列工作。如，欧洲的一份关于COVID-19的研究，采集了180个早期感染SARS-CoV-2并入院的临床样本，采用贝克曼库尔特的自动化工作站进行样本前处理，SCIEX高分辨质谱TripleTOF 6600+进行蛋白组学的研究，确认了27种跟新冠肺炎严重程度等级相关的潜在生物标记物，为COVID-19治 疗靶点的获得提供了研究依据。

COVID-19感染严重程度相关蛋白组学研究

Cell Syst. 2020 Jul 22; 11(1): 11–24.e4.

另外，SCIEX最 新推出的高分辨质谱ZenoTOF™ 7600系统采用了Zeno™ trap(Zeno阱)技术，克服了正交TOF技术在传统上占空比挑战，能够获得更多更有用的MS/MS信息，尤其对于低丰度离子，结合EAD或者CID碎裂，MS/MS灵敏度可提高5-20倍。在蛋白组学研究中，可以大大提高蛋白的鉴定个数。ZenoTOF™ 7600在DDA采集模式下，45分钟梯度，400ng K562细胞系能够鉴定到约3600个蛋白，1µg能够鉴定到约4000个蛋白。

高分辨质谱ZenoTOF™ 7600系统

微升流速下DDA蛋白鉴定数据

对于研究蛋白质空间组学，徕卡的Cell DIVE 超多标组织成像分析整体解决方案能够提供很大助力。这是基于抗体标记的超多标技术，可用于研究组织微环境中的空间细胞生物学结构和功能。Cell DIVE超多标组织成像整体解决方案包括拥有严格验证的350+抗体资源，采用专 利保护的循环染色成像（染色-成像-漂白-再染色）方法，保证组织完整度的前提下，可针对一张切片中的超过60种蛋白进行分析。

▲ 徕卡Cell DIVE 超多标组织成像分析技术

Cell DIVE能够建立和解析复杂的组织微环境（例如肿瘤异质性研究模型），进行药物筛选分析研究。其多重组织成像能力能够提供比单重技术更深入的分析，可以提高新生物标志物和靶标的发现率。

最近的一项研究利用Cell DIVE超多标组织成像分析整体解决方案探究了肿瘤细胞的异质性。为了寻找治疗肿瘤的合适药物，深入了解肿瘤微环境十分重要，特别是对生物标志物的空间位置的分析。

Cell DIVE通过结合基因组和磁共振成像(MRI)分析，使用43种标志性癌症生物标志物，揭示野生型弥漫性胶质瘤肿瘤和含有异酸脱氢酶(IDH)突变胶质瘤之间异质性的差异。

脑胶质瘤研究的多模式数据生成和集成的工作流程[1]

Cell DIVE超多标组织成像分析整体解决方案的图像数据进行的空间分析和聚类分析显示，在IDH突变肿瘤中标志性肿瘤蛋白的表达普遍低于野生型肿瘤。结合外显子组、RNA测序和MRI数据，与突变型肿瘤相比，野生型肿瘤血管生成增强结果一致。基因表达的数据还表明，IDH突变肿瘤的标志性癌症基因（例如用于复制永生，逃避生长抑 制因子以及诱导血管生成）具有显著低表达的趋势。这些结果与以下发现相一致：携带IDH突变的神经胶质瘤患者比没有突变的神经胶质瘤患者的总体存活时间更长。

脑胶质瘤多重数据的综合呈现[1]

通过蛋白质组学研究找到的疾病特异性蛋白质分子，可成为新药物设计的分子靶点，也可能会为疾病的早期诊断提供分子标志。丹纳赫生命科学能提供定性、定量以及定位的多维度蛋白组学研究方案，助力药物靶点的发现及验证。

[1] Multiscale, multimodal analysis of tumor heterogeneity in IDH1 mutant vs wild-type diffuse gliomas. PLOS ONE. December 27, 2019

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