腫瘤生物標(biāo)志物是反映腫瘤存在的生化物質(zhì)，涵蓋了核酸、蛋白質(zhì)、糖、小代謝物、細(xì)胞遺傳學(xué)和細(xì)胞動(dòng)力學(xué)參數(shù)，以及體液中發(fā)現(xiàn)的整個(gè)腫瘤細(xì)胞。這些生物標(biāo)志物可用于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、診斷、預(yù)后以及預(yù)測(cè)癌癥的治療效果，毒性和復(fù)發(fā)，特別是早期發(fā)現(xiàn)腫瘤可大大降低癌癥死亡率并挽救生命。
 

如何快速檢測(cè)到這些標(biāo)志物，結(jié)合基因組學(xué)、蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)等技術(shù)手段，是目前生物醫(yī)藥研究的重點(diǎn)。近年來，隨著蛋白檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的蛋白標(biāo)志物研究成為腫瘤研究中新型生物標(biāo)志物以及藥物靶點(diǎn)的開發(fā)方向。腫瘤標(biāo)志物常常存在于血清、體液、尿液、細(xì)胞或組織中，針對(duì)不同樣本來源和蛋白分子特點(diǎn)，ProteinSimple開發(fā)了多種快速、高靈敏的創(chuàng)新性蛋白檢測(cè)技術(shù)，致力于加快蛋白標(biāo)志物基礎(chǔ)研究和臨床轉(zhuǎn)化。

全自動(dòng)循環(huán)生物標(biāo)志物定量檢測(cè)技術(shù)：Ella

人體血液、尿液和唾液中蛋白質(zhì)已廣泛用于臨床檢測(cè)，特別是癌癥的篩查和診斷。針對(duì)這些樣本來源標(biāo)志物檢測(cè)技術(shù)，目前主要以化學(xué)發(fā)光免疫分析、電化學(xué)發(fā)光、熒光免疫分析和酶聯(lián)免疫分析方法（ELISA）等技術(shù)為主。但目前傳統(tǒng)的免疫分析方法如ELISA檢測(cè)某些樣本還有局限，靈敏度不夠高，導(dǎo)致靜息狀態(tài)下低豐度細(xì)胞因子比如IL-6，IL-5等無法準(zhǔn)確定量。ProteinSimple開發(fā)的全自動(dòng)高靈敏微流控ELISA系統(tǒng)Ella，已被耶魯大學(xué)，紐約西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院等全球知名研究機(jī)構(gòu)采用，為高靈敏、高重復(fù)性、自動(dòng)化程度高的快速ELISA系統(tǒng)，可解決目前傳統(tǒng)ELISA系統(tǒng)對(duì)循環(huán)蛋白生物標(biāo)志物的檢測(cè)需求。

案例一：預(yù)測(cè)早期卵巢癌腫瘤標(biāo)志物

耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院利用Ella平臺(tái)研究卵巢癌病人樣本，研究發(fā)現(xiàn)CA125, HE4, E-CAD和IL-6構(gòu)成的4因子組合可作為預(yù)測(cè)早期卵巢癌的腫瘤標(biāo)志物，比單因子CA125、單因子HE4、或者2因子CA125 + HE4更有優(yōu)勢(shì)。

案例二：人類腹主動(dòng)脈瘤預(yù)測(cè)評(píng)估生物標(biāo)志物

牛津大學(xué)科學(xué)家通過Ella檢測(cè)人體腹主動(dòng)脈瘤的蛋白質(zhì)標(biāo)志物（circulating proteins）：CXCL10, IL6,IL8,Thrombospondin, RAGE, MIP1a, MIP1b, leptin和ICAM1，并結(jié)合生理指標(biāo)（FMD, AAA size），可對(duì)人體腹主動(dòng)脈瘤的生長(zhǎng)情況做預(yù)測(cè)評(píng)估。

 

全自動(dòng)蛋白標(biāo)志物定量篩選檢測(cè)技術(shù)：Jess & Peggy Sue

對(duì)于腫瘤標(biāo)志物篩選的早期研究階段，經(jīng)常面臨沒有商品化ELISA試劑盒或自行包被ELISA試劑盒時(shí)缺少抗體對(duì)（只有一個(gè)抗體）的情況，從而給研究人員帶來很大困擾。ProteinSimple公司開發(fā)的全自動(dòng)Western Blot定量系統(tǒng)，只需要特異性的一抗，采用3-5μL 上樣量，同時(shí)進(jìn)行高達(dá)96個(gè)樣本通量，快速定量檢測(cè)蛋白標(biāo)志物，是腫瘤生物標(biāo)志物早期定量篩選的有力工具。

 

案例一：多發(fā)性骨髓瘤病人樣本分選CD138陽性細(xì)胞生物標(biāo)志物定量篩選

多發(fā)性骨髓瘤患者的骨髓樣本，經(jīng)過CD138+細(xì)胞分選后，一般情況下會(huì)面臨：樣本量少和濃度低的限制，而無法做蛋白質(zhì)濃度的檢測(cè)。西班牙薩拉曼卡癌癥研究中心-IBMCC科學(xué)家利用ProteinSimple全自動(dòng)Western Blot系統(tǒng)，建立了多發(fā)性骨髓瘤患者生物標(biāo)志物的絕對(duì)定量檢測(cè)模型，評(píng)估了12種潛在腫瘤蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物的生物學(xué)和臨床價(jià)值。建立了一種快速、高效、準(zhǔn)確定量的藥物靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)方法。

 

案例二：檢測(cè)肝癌外泌體生物標(biāo)志物

HMGB1是一種進(jìn)化保守的DNA結(jié)合核蛋白，也是癌癥、關(guān)節(jié)炎和敗血癥等多種疾病狀態(tài)的損傷分子模式（DAMP）蛋白。HMGB1可在腫瘤來源的外泌體膜上表達(dá)，被腫瘤細(xì)胞釋放到局部微環(huán)境中，可影響腫瘤細(xì)胞存活，擴(kuò)增和轉(zhuǎn)移。中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院肝外科和肝移植中心科學(xué)家利用ProteinSimple全自動(dòng)Western Blot系統(tǒng)，鑒定了不同肝癌細(xì)胞系外泌體蛋白標(biāo)志物以及外泌體中腫瘤標(biāo)志物HMGB1的表達(dá)情況，并與后續(xù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)合，共同揭示了腫瘤外泌體HMGB1通過促進(jìn)TIM-1+ Breg細(xì)胞增殖來促進(jìn)人肝細(xì)胞癌（Human HepatocellularHarcinoma, HCC）逃避免疫識(shí)別，為利用外泌體預(yù)防和治療HCC的免疫耐受性提供概念驗(yàn)證。

 

腫瘤單細(xì)胞蛋白標(biāo)志物定量檢測(cè)技術(shù)：Milo

腫瘤細(xì)胞異質(zhì)性是惡性腫瘤的標(biāo)志之一，也是惡性腫瘤耐藥的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。研究腫瘤細(xì)胞的異質(zhì)性，已成為腫瘤治療必須解決的問題。腫瘤單細(xì)胞之間信號(hào)通路失調(diào)和變化已成為研究癌癥發(fā)生發(fā)展的方向。單細(xì)胞核酸檢測(cè)可進(jìn)行細(xì)胞異質(zhì)性研究，但不能直接測(cè)量蛋白質(zhì)介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)包括蛋白翻譯后修飾，蛋白質(zhì)定位和蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用。而大多數(shù)癌癥療法以蛋白質(zhì)為目標(biāo)來研究腫瘤異質(zhì)性以及藥物反應(yīng)和耐藥性。ProteinSimple公司開發(fā)的單細(xì)胞Western Blot系統(tǒng)Milo，是全球研究單細(xì)胞異質(zhì)性的重要工具。
 

 

案例一：腫瘤活檢樣本細(xì)胞異質(zhì)性研究

美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校及斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系科學(xué)家共同利用Milo，對(duì)HER2陽性乳腺癌穿刺組織，檢測(cè)HER2表達(dá)異質(zhì)性，以及HER2信號(hào)通路蛋白：mTOR，ERK，elf4E，β-Tub（內(nèi)參），從而進(jìn)行蛋白表達(dá)異質(zhì)性分析。
 

 

案例二：循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）蛋白標(biāo)志物分析

加利福尼亞大學(xué)伯克利分校生物工程系和斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院科學(xué)家，通過利用Milo檢測(cè)單個(gè)循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）多種蛋白標(biāo)志物，為液體活檢提供更準(zhǔn)確的診斷標(biāo)志物。
 

 

翻譯后修飾的蛋白標(biāo)志物定量檢測(cè)技術(shù)：NanoPro1000

當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)發(fā)生磷酸化、泛素化、乙�；�、SUMO化等修飾后，通常在一些炎癥、慢性疾病和癌癥中起到了關(guān)鍵調(diào)控作用。ProteinSimple公司開發(fā)的蛋白質(zhì)翻譯后修飾及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路研究系統(tǒng)NanoPro1000，可通過研究蛋白翻譯后修飾的變化作為腫瘤生物標(biāo)志物，來進(jìn)行腫瘤精準(zhǔn)分型和靶向治療。
 

 

案例一：多蛋白復(fù)合物epichaperome作為腫瘤治療精準(zhǔn)分型標(biāo)志物

多蛋白復(fù)合物（epichaperome），是伴侶蛋白組(chaperome)在應(yīng)激狀態(tài)下形成的緊密且穩(wěn)定的蛋白復(fù)合物，由腫瘤研究機(jī)構(gòu)斯隆·凱特琳癌癥研究所科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并命名。這個(gè)團(tuán)隊(duì)利用了NanoPro1000對(duì)HSP90大蛋白復(fù)合體進(jìn)行深入研究，并結(jié)合PET-CT對(duì)腫瘤進(jìn)行分子分型。結(jié)果顯示當(dāng)HSP90的PI>4.98時(shí)，進(jìn)行HSP90抑制劑的治療具有良好效果，相關(guān)成果發(fā)表在Nature上。
 

 

案例二：蛋白磷酸化修飾作為腫瘤標(biāo)志物

目前蛋白質(zhì)檢測(cè)方法對(duì)于檢測(cè)癌癥蛋白激活中的細(xì)微變化不敏感，而這些細(xì)微變化是關(guān)鍵的癌癥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程的研究基礎(chǔ)。同時(shí)現(xiàn)有檢測(cè)方法需要大量樣本，無法進(jìn)行連續(xù)的腫瘤取樣以評(píng)估對(duì)治療藥物的反應(yīng)。美國(guó)斯坦福大學(xué)科學(xué)家利用NanoPro 1000，評(píng)估臨床腫瘤標(biāo)本中蛋白質(zhì)組學(xué)變化。結(jié)果顯示當(dāng)給予atorvastatin前后，pSTAT5和pSTAT3磷酸化水平有大幅降低，所以，pSTAT5和pSTAT3磷酸化水平可作為藥物治療標(biāo)志物。
 

 

參考文獻(xiàn)：

1.Cancer biomarker detection: recent achievementsand challenges, Chem Soc Rev. 2015 May 21;44(10):2963-97.

2.A novel multiple biomarker panel for theearly detection of high-grade serous ovarian carcinoma, Gynecol Oncol. 2018Jun;149(3):585-591.

3.Integrated Physiological and BiochemicalAssessments for the Prediction of Growth of Abdominal Aortic Aneurysms inHumans, Ann Surg. 2019 Jul;270(1):e1-e3.

4.A novel nano-immunoassay method forquantification of proteins from CD138-purified myeloma cells: biological andclinical utility, Haematologica. 2018 May;103(5):880-889.

5.Tumor-derived exosomal HMGB1 fostershepatocellular carcinoma immune evasion by promoting TIM-1 + regulatory B cellexpansion, J Immunother Cancer. 2018 Dec 10;6(1):145.

6.Hydrogel Pore-Size Modulation forEnhanced Single-Cell Western Blotting, Adv Mater. 2016 Jan 13;28(2):327-334.

7.Profiling protein expression incirculating tumour cells using microfluidic western blotting, Nat Commun. 2017Mar 23;8:14622.

8.The epichaperome is an integratedchaperome network that facilitates tumour survival, Nature. 2016 Oct20;538(7625):397-401.

9.Nanofluidic proteomic assay for serialanalysis of oncoprotein activation in clinical specimens, Nat Med. 2009May;15(5):566-71.