遲明， 通用電氣醫(yī)療集團生命科學部產(chǎn)品專家
醫(yī)學是否能夠有效的治療及治愈癌癥直接取決于是否能夠在癌癥早期階段對其進行及時的檢測。生物標志物作為最直接快速有效的診斷手段，其篩選與獲得可在腫瘤診斷、發(fā)展、治療、以及療效監(jiān)測等多個方面發(fā)揮重要的作用。因此，自該概念的提出，就受到了極大的關注，成為研究的熱點及重點。這些生物標志物可以是DNA的甲基化、具有單核苷酸多態(tài)性(SNPs)的模板、蛋白質或代謝的改變、mRNA的改變等，而這些變化都與機體疾病狀態(tài)的發(fā)生密切相關。目前已有多種技術平臺被應用于生物標志物研究，如包括基因組學、蛋白質組學、肽組學、代謝組學等在內(nèi)的組學平臺，以及包括納米技術[1]、生物信息學[2]、抗體芯片[3]、高內(nèi)涵篩選技術[4]、無標記相互作用分析技術[5]等多種前沿技術在內(nèi)的手段與方法，都為快速獲得及篩選生物標志物帶來了極大的可能。
蛋白質組學的優(yōu)勢為篩選腫瘤的早期階段的生物標志物帶來了希望，這些生物標志物可被用于腫瘤發(fā)生的早期診斷、預測，并可對病情的發(fā)展進行監(jiān)控。這門學科整合了各種可以對復雜生物系統(tǒng)進行分析的技術，如2-DE, 2D-DIGE, ICAT, iTRAQ, 蛋白芯片, MudPIT 及質譜等。這些技術可以從組學的層面上獲取各種生理學、病理學的改變信息。利用這些技術去全面發(fā)現(xiàn)與腫瘤相關的生物機理的改變可獲得新的診斷檢測標志物從而提高治療的效果。[6]
Oncoproteomics，指的是利用蛋白質組學技術研究腫瘤細胞中蛋白及其相互作用分子的學科。隨著質譜與蛋白芯片技術的飛速發(fā)展，蛋白質組學研究越來越多的被用于腫瘤研究中。Oncoproteomics有可能徹底改變臨床實踐，這其中包括基于蛋白質組學的腫瘤診斷及篩選平臺作為組織病理學的互補學科，個性化的選擇針對整個癌癥相關的特異蛋白網(wǎng)絡的治療方針、實時對治療效果及毒性進行監(jiān)控及評估、以及基于預后和耐藥相關的腫瘤蛋白網(wǎng)絡變化對治療進行合理調(diào)控。此外，Oncoproteomics也被應用于尋找新的治療靶點和藥物作用位點的研究。隨著后基因組時代序幕的拉開，Oncoproteomics研究給人們提供了更好的了解腫瘤發(fā)生的機會。[7]
2-DE是蛋白質組學最早用于篩選生物標志物的方法，也是目前應用最為廣泛的方法之一。而2D-DIGE的引入，則使得這種傳統(tǒng)的方法煥發(fā)了新的生命。目前通過2-DE或2D-DIGE方法獲得的潛在可用于診斷的生物標記物涉及到多種疾病，如膀胱癌[8]、直腸癌[9]、食道癌[10]、胃癌[11]、肝癌[12]、肺癌[13]、鼻咽癌[14]、卵巢癌[15]、胰腺癌[16]、前列腺癌[17]等等。最近，Buhimschi等人報道了使用2D-DIGE方法在新生兒敗血癥患兒臍帶血樣本中鑒定得到了19個顯著差異表達的蛋白，經(jīng)過多重驗證手段的進一步篩選與確認，結合珠蛋白（haptoglobin）的表達被證實與由產(chǎn)前內(nèi)羊膜感染和/或炎癥引起的新生兒敗血癥相關[18]。Haptoglobin作為一個在臍帶血中具有“開關效應”的潛在生物標志物，為新生兒敗血癥篩查提供了一個快速有效的手段，具有極大的應用前景。
此外，還有多種方法可用于生物標記物的篩選，如使用ICAT聯(lián)合串聯(lián)質譜的方法獲得乳腺癌診斷用生物標記物[19]、用免疫印跡及組織芯片分析方法獲得直腸癌診斷用生物標記物[20]、用組織 MALDI-TOF MS方法獲得神經(jīng)膠質瘤診斷用生物標記物[21]、用DotScan 芯片 (差異抗體芯片的聚類)研究白血病生物標記物[22]、用雙向層序聚類分析研究淋巴瘤生物標記物[23]等等。
隨著蛋白質組學技術的日漸成熟，利用組學技術獲得的生物標記物數(shù)量也在不斷增加，而問題與挑戰(zhàn)也同時并存。雖然大量的生物標記物得到了發(fā)現(xiàn)，卻只有少數(shù)被臨床認可并通過了美國FDA認證，絕大多數(shù)沒有臨床應用價值。之所以發(fā)生這樣的情況，根本原因是由于缺少一些標準的技術及方法對于所得的生物標記物進行評估及確證，以確定所得標記物的臨床價值，幫助提高從科研到臨床的轉化效率及質量。針對這樣的需求，discovery, verification 和qualification 成為了獲得高質量生物標記物常用的標準流程。[24]常規(guī)的進行驗證及定量的方法有ELISA等，然而隨著技術的發(fā)展及對高通量、準確性的要求，這些技術往往無法滿足目前的需要。因此，更多的新興技術如MRM-MS、Biacore等開始大展身手，為加快生物標記物的確證及提高科研到臨床的轉化效率注入了強勁的動力。
以Biacore為例，這項以SPR為基礎的非標記技術十幾年來一直是科研工作者獲得生物分子間相互作用信息的利器。Biacore提供的結合動力學、親和力、特異性、熱力學及濃度等信息，揭示了生物分子更深層次的生物學特性，其應用領域涉及科研、藥物開發(fā)及生產(chǎn)、質量控制及生物技術產(chǎn)業(yè)等方方面面，可作為強有力的發(fā)現(xiàn)和確證手段，加快科研成果向具有醫(yī)用價值生物標志物轉變的進程。而利用Biacore技術闡明多個控制細胞周期、基因轉錄、細胞分裂和凋亡信號通路的研究思路將引領腫瘤研究者設計可以精確抑制這些通路中關鍵分子的拮抗劑，開發(fā)和優(yōu)化用于癌癥診斷和靶向治療的特異性抗體等，使Biacore技術并不僅僅局限于一種驗證的手段，而在生物標記物篩選的過程中也可以助研究者一臂之力，增加我們解讀信號通路中的特異分子結構和功能的機會，從而進一步得到新的治療手段。
總的來說，隨著科學技術的不斷發(fā)展，生物標記物的篩選及產(chǎn)生速度得到了極大的提升。隨著研究的深入，研究者們認識到如何將潛在生物標記物進行確證是最終將其轉化為具有臨床應用價值的藥物靶標的重要前提，而使用準確、快速、有效的確證手段是實現(xiàn)這一目的的有力保障。我們相信，隨著篩選技術的提升與確證技術的進步，必將獲得更高質量的生物標記物，從而令生物標志物從篩選、確證更快的走向臨床應用。
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