为肿瘤“画像”|“中国人类蛋白质组计划”公布第一阶段部分成果

2023-05-10 14:56:27


从更高维度为肿瘤“画像”——

“中国人类蛋白质组计划”公布第一阶段部分成果


NEWS


北京时间38日,国际著名学术期刊《自然·通讯》在线发表了军事科学院军事医学研究院与北京大学肿瘤医院共同开展的弥漫型胃癌蛋白质组研究成果该成果显示,蛋白质可以为临床科学提供重要而全面的信息,有可能成为未来对胃癌患者开展精准医疗的直接依据。


这一研究成果,标志着贺福初院士领衔的“中国人类蛋白质组计划”,攻克了第一座以蛋白质组分型为主要参照标准的精准医学“城池”,预示着“蛋白质组驱动的精准医学时代”即将到来。

为“胃癌中的胃癌”画像

胃癌在全球肿瘤死亡原因中排名第三,其中我国的患病人数就占到一半。统计数据显示,我国胃癌每年新发病例约为68万例,占全球发病病例的一半左右。


在很多人的印象中,胃癌就是一种病,但临床上依据病理学特征将胃癌分为肠型、弥漫型和混合型,这些不同类型的胃癌甚至还可以进一步细分,其中弥漫型预后最差,且缺少有效的靶向治疗手段,被称为“胃癌中的胃癌”。


那么,弥漫型胃癌究竟分几种?患者手术后化疗是否有效?预后如何呢?


“利用蛋白质组分析技术诊断胃癌就像是为肿瘤‘画像’。”军事医学研究院国家蛋白质科学中心主任秦钧这样介绍自己的研究成果,“通过蛋白质组分析技术,我们可以给每个患者画一张健康组织的像和一张肿瘤组织的像,通过比较不同人的‘两张画像’,找到健康人的‘相貌’与不同类型肿瘤‘相貌’的区别,从而判断究竟患了哪种病。”


国家蛋白质科学中心—北京(凤凰中心)的总部大楼


2014年开始,秦钧团队联合北京肿瘤医院沈琳团队开始大规模胃癌样品分析,给弥漫型胃癌“画像”。


他们从2451例胃癌样品中筛选出满足研究要求的癌和配对的癌旁组织样本。通过对样品进行质谱分析,鉴定到11340个不同的基因产物,覆盖了肿瘤细胞及肿瘤微环境所有可能表达的蛋白。通过对胃癌与癌旁组织全蛋白表达谱进行聚类分析,他们将弥漫型胃癌分为3个与生存预后和化疗敏感性密切相关的分子亚型,筛选出23个与预后相关的胃癌候选蛋白药物靶标,并有望用少数蛋白替代全蛋白组表达谱的方式,确定弥漫型胃癌究竟为3种分子亚型中的哪一种,从而为临床应用打下了坚实的基础。


研究表明,这三种类型的弥漫型胃癌患者,在术后化疗效果和生存时间长短上有明显差异。“这项研究通过蛋白质组的高精度分辨,发现了与预后相关的分子分型。下一步针对不同类型的弥漫型胃癌,或者其他类型的肿瘤,我们就能够做精准的诊断和治疗,也就是精确诊断之后实施靶向性精准治疗。”“中国人类蛋白质组计划”首席科学家、、军事科学院副院长贺福初表示。

用“创新绘画技法”找准治疗标靶

秦钧团队的研究发现,部分患者基因可以检测到突变,但在癌与癌旁组织中均未检测到其对应的蛋白表达,表明针对该基因突变的药物不能发挥治疗作用。


“这就像颜料池和颜料的关系。”秦钧表示,基因组就像颜料池,提供各种颜料来描绘一幅画。而蛋白质则是各种颜色的颜料,通过相互作用呈现出不同色彩。单靠检查颜料池是否缺少某种颜料,不一定就能发现这幅画哪个部位产生色差。



“我们可以通过‘创新绘画技法’,准确检测癌与癌旁组织的蛋白表达,通过大数据,来分析究竟是哪种颜料出现问题,探求相关的科学规律,区分不同类型的疾病。通过蛋白质组的研究,我们可以准确发现治疗靶标,有可能发现导致肿瘤发生的准确原因,甚至通过有特殊作用的蛋白,抑制癌细胞、治疗肿瘤。”他说。


蛋白质组学将驱动精准医学热潮

最新发表的这项研究成果是“中国人类蛋白质组计划”的一部分。


由美国牵头的人类肿瘤基因组计划(TCGA),在过去十几年里描绘了数十种肿瘤的基因组变异图谱,绘制了癌症的基因组“地形图”,为人类理解癌症作出了巨大的贡献,也催生了美国的“精准医疗计划”和“癌症登月计划”。



而作为后基因组时代的蛋白质组学,在中国的发展一直保持着与国际齐头并进的态势。在863计划、973计划和“国际合作计划”联合资助下,2014年启动的“中国人类蛋白质组计划”试图在蛋白这个更高级的维度上理解肿瘤,揭示肿瘤的分子机制,寻找治疗靶标。


贺福初院士表示,“中国人类蛋白质组计划”就是要给正常生理和不同疾病“画像”,能够精准地识别出健康与疾病,第一阶段选择了肝癌、弥漫型胃癌、肺腺癌等十余种肿瘤作为研究对象,目前数据产出已基本完成,陆续进入数据分析和成果产出阶段。这次胃癌蛋白质组分子分型的研究成果只是第一个,后续还有一系列器官的肿瘤研究也随之跟进,汇聚起来会形成以“蛋白质组学驱动的精准医学”的新热潮。个体化治疗、精确性治疗、靶向治疗等新的治疗手段、治疗策略和治疗思路将会大量涌现。




新闻背景


中国人类蛋白质组计划:

精准解密中国人的健康密码

 

 

中国人类蛋白质组计划(CNHPP)于20140610日全面启动实施,将覆盖中国人全部重大疾病。主要目标是以中国重大疾病的防治需求为牵引,发展蛋白质组研究相关设备及关键技术,绘制人类蛋白质组生理和病理精细图谱、构建人类蛋白质组“百科全书”,全景式揭示生命奥秘,为提高重大疾病防诊治水平提供有效手段,为中国生物医药产业发展提供原动力。


CNHPP产生的大数据将全景式地揭示人体蛋白质组成及其调控规律,解读人类基因组这部“天书”。构建的人类蛋白质组生理和病理图谱,将准确呈现各种病理状态下蛋白质组的变化,揭示疾病的发病机制和病理过程,发现系列新型诊断标志物、治疗靶点和创新药物,为全面提高疾病防诊治水平提供新策略新手段。 


对人类蛋白质组展开研究,其意义是什么?


秦钧:科学界曾经认为,只要绘制出人类基因组序列图,就能了解疾病的根源,但事实并非如此。


基因是人类遗传信息的载体,是生命奥秘最原始、最根本的物质基础。蛋白质是基因表达的产物,是构成有机体的主要成分,是所有生命活动的载体和功能执行者,是细胞执行生长、发育、衰老和死亡等各种生命活动的基本单位。蛋白质与基因密切相关,但是在此基础上又产生很多变化,造就了生物体不同的形态、形状,或者执行不同的功能。


一个有机体只有一个基因组,但是同一个有机体的不同细胞中的蛋白质的组成和数量却随细胞种类和功能状态的不同各有差异。比如,人体不同组织器官的基因组是一样的,但是各个组织器官的蛋白质组不完全一样。人和鼠的基因组的差别仅为1%,但是其形态、性状差别非常大,这就是蛋白质组不一样的体现。


中国科学院院士贺福初有一个比喻:基因组和蛋白质组的关系就像词典与文章、元素表与化工厂。确实如此,基因组学中微小的差异,在蛋白质组学中可以被千倍甚至近万倍地放大。因此,要真正阐释生命,必须从蛋白质组中寻找答案。


为了绘制人类蛋白质组的精细图谱,CNHPP都将展开哪些研究?


秦钧:主要开展的研究包括:建立样本采集方法标准、样本预处理和生物质谱分析策略;进行含有定量信息的正常组织和疾病、疾病旁组织蛋白质表达谱、磷酸化谱、转录因子谱构建;建立临床蛋白质组大数据平台;通过数据分析、知识挖掘,发现若干疾病人群特征性信号通路变化的线索以及它们和病人手术后存活的关系。


这其中包含了很多难题。首先需要攻克的是蛋白质分离鉴定的速度、样本通量,除此之外,还有微量或痕量蛋白质的分析、蛋白质组大数据构建和多维度组学对接、蛋白质组数据的深入分析和知识挖掘的方法策略等。


CNHPP的科学价值如何切实造福人类?


秦钧:从现阶段看,至少在以下几个方面可造福人类。


一是通过对重大疾病发生发展过程中的重要调控通路和重要调控蛋白质进行研究,揭示重大疾病的发生发展机制,同时获得一批重要疾病诊断标志物、药物靶标,从而提高重大疾病的防诊治水平。比如,通过筛选更多更具有诊断和判别意义的生物标志物,提高重大疾病的早期诊断能力或者为疾病早期预警、健康体检监测等提供重要依据,通过对疾病发生发展密切相关的蛋白质及其信号通路等的研究,为精准医疗提供判别依据和相应的手段。二是可以通过新的诊断试剂、创新药物以及相关科学仪器、诊疗设备等多种产品的市场化推动生物医药经济的发展。


CNHPP如何促进精准医疗的发展?


秦钧:我要特别强调CNHPP对目前正在筹划、即将启动的中国精准医疗计划的启示。美国的精准医疗计划没有包含蛋白组学的内容,是个很大的缺陷。中国的精准医疗计划在蛋白组学上有考虑和布局,是一个显著的进步。


蛋白质最终会是精准医学的出路。现在蛋白组学刚刚起步,相当于基因组学10~15年前的水平,但其发展势头已展现出蓬勃生机。中国的蛋白组学起步早,进步快,在世界的蛋白质组学领域占有一席阵地。最近建成、投入试运行的国家蛋白质组学大科学设施——凤凰中心已在CNHPP的实施中发挥了作用。其强大的蛋白质组解析能力,正在发展的蛋白质组生物信息学技术和方法,统一的样本准备流程,均一的质量控制方法和与临床医生的紧密合作、无缝连接,已对CNHPP高质量数据的产出和分析提供了坚实的基础和保障。



编辑:一 一

综合:中国科技网、中国科学报、百度百科


扫描二维码,关注我们吧





















综合:中国科技网、中国科学报、百度百科



友情链接

Copyright © 2023 All Rights Reserved 版权所有 福建水产设备联盟