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【PNAS IF9.423】癌症外泌体的磷酸化蛋白质组学进展

2019-03-12
中科新生命
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外泌体研究是医学研究中非常重要的一个方面,生物标志物、免疫调控、干细胞等均是外泌体研究的热门方向。而基于质谱的蛋白质组学是研究外泌体不可或缺的一项技术,现已有许多利用蛋白质组学技术研究外泌体的文献发出,今天小编跟大家分享一篇关于外泌体的磷酸化蛋白质组学突破性进展的文章。

2017年2月1日,国际著名学术期刊《PNAS》杂志在线发表了普渡大学癌症研究中心题为“Phosphoproteins in extracellular vesicles as candidate markers for breast cancer”的研究论文。根据此项研究,医生可能很快就能够通过简单的血液检查来检测和监测患者的癌症,减少或消除不必要的侵入性操作。

蛋白质发生磷酸化是重要的翻译后修饰,它与信号传导、细胞周期、生长发育以及癌症机理等诸多生物学问题有密切关系。研究蛋白质磷酸化对阐明蛋白质功能具有重要意义。目前,磷酸化蛋白已经被视为癌症生物标志物的主要候选物。 

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 图为来自乳腺癌患者和健康对照的血浆样品的EVs磷酸化蛋白质组学的工作流程

本项研究是用乳腺癌患者的样本完成的,但是该方法可能适用于任何类型的癌症和其他类型的疾病。该工作依赖于对血浆中微泡和外泌体进行分析。“癌症有很多类型,甚至不同类型的癌症有多种形式,找到生物标志物一直不被看好,”Tao说。“这肯定是一个突破,这可能使在血液中使用磷酸化蛋白检测和监测疾病成为可能。

技术路线:

运用Label-free蛋白质组学技术,研究组在血液样品中发现了近2,400个磷酸化蛋白,并确定了144个在癌症患者中显著升高。 该研究比较了来自30个乳腺癌患者的1毫升血液样品和6个健康对照。     

研究人员使用离心分离血浆与红细胞,以及高速和超高速离心机,以进一步分离微泡和外泌体。 从细胞释放并进入血流的那些颗粒可在细胞间通信中起作用,并且被认为参与转移,将癌症从体内的一个地方传播到另一个地方。研究组使用质谱发现它们还包含有磷酸化蛋白



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“胞外囊泡,其包括外泌体和微囊泡,是膜包裹的。他们是稳定的,这是很重要的,“Tao说。“我们使用的样品是保存了5年的,我们仍然能够检测磷酸化蛋白,这表明这是一种可行的方法来识别疾病生物标志物。通过连续的高速离心,然后蛋白质提取,相转移表面活性剂消化和磷酸肽富集用于LC-MS/MS分析,分离包括微囊泡和外泌体。

对于癌症的简单血液测试将比活组织检查的难度要小得多。医生还可以定期测试癌症患者的血液,以了解治疗的有效性,并在治疗后监测患者以查看癌症是否正在复发。

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普渡大学癌症研究中心主任蒂莫西•拉特利夫(Timothy Ratliff)说,这项研究结果有望用于癌症的早期检测。

“所有癌症细胞都能释放囊泡和外泌体,所以可能是有癌症组织的一般模式,但更可能的是,Andy将发展与不同的癌症相关的特点。 这真的很刺激,“Ratliff说。“癌症的早期检测很关键,可明显降低与该疾病相关的死亡率。       

Tao计划分析各种类型癌症中磷酸化蛋白水平的增加,以确定是否展现患者所患癌症类型的特点。他的公司,Tymora分析公司(Tymora Analytical),也在开发技术,将允许医生将血液样本插入到一个黑盒并分析磷酸化蛋白存在,消除了超高速离心机的临床设置不实用性。

参考文献:

Chen IH, Xue L, Hsua CC, Paez JS, Li Pan L, Andaluz H, Wendt MK, Iliuk AB, Zhu JK, Tao WA. (2017) Phosphoproteins in extracellular vesicles as candidate markers for breast cancer. PNAS[Epub ahead of print].  IF =9.423


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