科研动态

标志物研究新风向——外周血蛋白组全谱分析策略

2020/05/06

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        2020年4月27-28日,美国癌症研究协会(AACR)2020年年会以线上会议的形式展开。本次会议公布了一项名为DETECT-A前瞻性研究的中期分析数据,该研究应用了著名的CancerSEEK 技术(精准检测血液中的16个常见ctDNA突变基因的 1,933 个碱基和8个已知与癌症相关的蛋白质),对10,006名年龄在65~75岁之间健康女性(未有癌症病史)进行了10种不同类型的癌症(包括目前尚无筛查手段的7种癌症)的广泛筛查[1]。

        DETECT-A研究首次公布了2项重磅结果:

        1.“微创的血液检测(ctDNA+蛋白质)对于多癌种的早期筛查是可行的,有助于早期发现并治愈患者,可以安全地纳入常规临床护理筛查。

        2.  DETECT-A所采用的CancerSEEK结合PET-CT的方案,可以将常规筛选方法发现的癌症数量增加一倍以上。

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        相比于传统的基于新一代高通量测序(NGS)的液态活检技术,CancerSEEK的特别之处是除了对常见ctDNA突变基因进行检测外,还利用Luminex为基础的免疫检测技术对8种蛋白质(癌症抗原125、癌胚抗原癌抗原19、癌胚抗原癌抗原9、催乳激素、肝细胞生长因子、骨桥蛋白、髓过氧化物酶和金属蛋白酶组织抑制剂1)等进行同步检测[2]。由于早期肿瘤释放到血液中的ctNDA量可能特别低,即使用最灵敏的NGS检测技术也不一定能检测到。因此,CancerSEEK策略是通过对蛋白标志物进行同步检测,以重复评估癌症发生的可能性,其结果显著提高了多种癌症检测的灵敏度和准确性。

        在常规临床诊疗过程中,除了常见癌症早期诊断外,仍然有很多疾病是常规诊断方法无法精准区分开的。DETECT-A的研究成果给全世界的临床科研工作者增添了巨大的信心,即确实可以通过开发外周血分子标志物为疾病的诊治提供帮助。而CancerSEEK技术的成功更是提示了外周血中蛋白标志物的重要性,尤其是对于非肿瘤疾病,在没有ctDNA作为协同标志物的前提下,外周血中蛋白标志物的筛选与检测显得尤为重要。

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Mol Cell Proteomics. 2002, 1:845–867.

        然而,外周血中的蛋白质高度复杂,动态范围达11-12个数量级,其中以白蛋白(Albumin)为代表的高丰度蛋白质可以占据外周血总蛋白质量的99% [3]。一般情况下,对于复杂的蛋白质的筛选来说,液相色谱-质谱串联(LC-MS/MS)技术成为首选。然而,常规LC-MS/MS技术基于bottom-up的筛选策略(将所有蛋白质无差别的酶解成多肽后,同步进入质谱进行检测),在大量高丰度蛋白存在的情况下,往往会更倾向于检出高丰度蛋白质,对于ng级以下的低丰度蛋白质的检测能力不足。因此,需要以抗体芯片技术为代表的免疫学检测方法作为补充,才能够对对外周血蛋白组进行较为广泛和全面的筛选

        2019年4月,中国科学家在银屑病用药标志物的研究中综合利用了LC-MS/MS与抗体芯片两种技术,对血清中的蛋白谱进行了广泛筛选,获得了良好的效果[4]。该研究同时证实了LC-MS/MS技术主要在高丰度蛋白质筛选中具有优势,而抗体芯片在低丰度蛋白质筛选中具有优势的假设

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Theranostics. 2019; 9(9): 2475-2488.

        华盈生物在标志物研究领域深耕多年,拥有LC-MS/MS和抗体芯片两大技术平台,我们建立的外周血蛋白质全谱分析策略,可以为研究人员筛选到可靠的外周血蛋白标志物提供有效帮助:


标志物筛选:

        通过高通量抗体芯片技术(超过2000种抗体)对血清/血浆中105 pg/mL及以下的蛋白质进行广泛筛选;通过Fusion lumos等高精度orbitrap质谱仪对血清/血浆中105 pg/mL以上的蛋白质进行广泛筛选。

标志物验证:

        通过Luminex及Simoa技术,对于筛选出的低丰度候选蛋白标志物(如果白介素类蛋白),进行扩大样本验证。通过MRM技术,对于不能获得高质量抗体并且丰度较高的候选蛋白标志物,进行扩大样本验证。

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参考文献:

[1] Papadopoulos N. A first-of-its-kind prospective study of a multi-cancer blood test to screen and manage 10,000 women with no history of cancer. Presented at: 2020 AACR Virtual Annual Meeting I; April 27-28, 2020. Abstract CT031.

[2] Cohen J D , Li L , Wang Y , et al. Detection and localization of surgically resectable cancers with a multi-analyte blood test[J]. Science, 2018, 359(6378):eaar3247.

[3] Xu M , Deng J , Xu K , et al. In-depth serum proteomics reveals biomarkers of psoriasis severity and response to traditional Chinese medicine[J]. Theranostics, 2019, 9(9):2475-2488.

[4] N. Leigh Anderson, Norman G. Anderson. The Human Plasma Proteome: History, Character, and Diagnostic Prospects[J]. Mol Cell Proteomics, 2002, 1,(11):845-867.