箭无虚发——利用多维组学鉴定恶性胶质瘤的分子标记物

景杰编者按：恶性胶质瘤（GBM）是最为常见的颅内恶性肿瘤，源于神经上皮，多见于儿童及青少年群体。与单一的组学方法相比，多维组学（结合蛋白质组和转录组）更有助于挖掘复杂疾病中的分子标记物。而作为系统生物学的先驱者，美国系统生物学研究所的Leroy Hood实验室，通过多维组学的方法找到33个位于GBM病人细胞表面的跨膜蛋白。这些蛋白有潜力作为恶性胶质瘤的分子标记物（GBMSig），其中17个GBMSig与转换生长因子β信号途径相关。此外，临床血清样本的ELISA检测也发现了一个子群GBMSig，能够很好区分GBM病人与健康人群。研究人员认为，此项工作挖掘出的GBMSig可作为biomarkers，具有潜在的临床应用价值。上述研究成果近日发表在系统生物学专业期刊Cell Systems。景杰生物作为全球蛋白质与修饰领域的领跑者，可以为您提供完善的蛋白组学解决方案，从高灵敏度的修饰类抗体到高通量修饰组学，为您的研究助一臂之力。

随着基因组与蛋白组技术的不断发展，多维组学整合分析手段被认为能够更加真实全面的理解某一疾病过程的突显特征及复杂程度。

疾病的发生和发展往往是一个非常复杂的过程，里面涉及到基因组遗传信息的变化，基因转录水平的变化，蛋白质含量和修饰水平的变化。系统生物学虽然能够让我们能够从整体水平了解疾病，但是单一的组学方法，如基因组、转录组、蛋白质组、代谢组，只能检测某一个层次上的变化，因此将这些组学方法整合在一起的多维组学更有助于我们了解疾病，有助于我们去发现复杂疾病中的分子标记物。恶性胶质瘤（GBM）是最为常见的颅内恶性肿瘤。虽然目前很多肿瘤有效果比较满意的治疗方法，但是GBM的治疗效果始终不如人意， GBM病人治疗后的平均生存期只有15个月。这篇文章作者关注于发展GBM的分子标志物，借助高通量蛋白组及转录组联合分析，并辅助后期验证实验，鉴定到一些跨膜蛋白在GBM病人群体中异常表达，并且一部分细胞表面蛋白可以进入血液，能够被靶向质谱检测到。

作者检测了四种细胞系中的细胞膜蛋白，这些细胞系分别是：GBM细胞系UMG87、T98，GBM干细胞系，正常神经干细胞系。分别鉴定到868、813、541、564个蛋白。聚类分析发现其中53个蛋白能大体上区分4类细胞。功能分类表明这些蛋白与细胞粘附、细胞迁移、转运、双向信号传递有关。

无论是正常细胞还是癌症细胞，细胞表面蛋白被认为可以分泌或者脱落到血液中，那么理论上可以从血液中检测由肿瘤特异引起的细胞表面蛋白浓度改变。蛋白质分泌到血液是一个复杂的过程，受到多种因素的调节。这篇文章中，研究人员收集84例血清样本，利用SRM质谱技术，检测术前GBM病人血清中的GBMGig蛋白（33个GBMSig中检测了14个），同时结合ELISA进一步验证。此外，研究人员比较了GBM病人术前与术后HMOX1、CD44、VCAM1、BIGH3这4个GBMSig的浓度变化，发现HMOX1、CD44、BIGH3浓度发生显著变化，表明这几个蛋白可能与肿瘤切除后病理生理上的变化有潜在关联。

利用KEGG数据库及GeneMANIA数据库分析GBMGig蛋白发现GBMGig参与到了focal adhesion、ECM-受体互作、细胞自噬和MAPK信号途径。此外，GBM组织的转录组与蛋白组共表达分析表明GBMGig蛋白与转化生长因子TGF-β有关。综合以上结果，研究人员检测了GBMGig蛋白是否能够响应TGF-β处理，结果发现TGF-β处理确实能够影响GBMGig蛋白的表达，进而促进肿瘤侵袭。

这项工作展示了多维组学在鉴定疾病分子标志物研究的强大力量，并且结合后期充分的实验验证，对恶性胶质瘤的分子机制展开了深入研究。作者认为，这种广谱的研究手段对于在其他病征清晰的疾病类型中寻找具有临床诊断意义的血液分子标志物有广泛的应用价值。

参考文献：

Ghosh D, Funk C C, Caballero J, et al. A Cell-Surface Membrane Protein Signature for Glioblastoma. Cell Systems, 2017.

景杰生物通过整合以组学为导向（包括基因蛋白质组学和组蛋白密码组学）的生物标志物发现、以生物标志物为导向的药物研发、以高质量抗体为基础的诊断试剂盒开发这三个环节，逐步构建起“疾病精准分层”、“精准药物研发”、“疾病精准诊断” 三位一体的精准医疗产业化发展的运作链条，从而为精准医疗产业化开创出一片广阔前景, 并开辟出一条可行路径。